应用篇之一 LED的220V交流供电方案

用热敏电阻MZD补偿法解决LED的恒流要求,在无线电杂志2008年1期,2期刊分别做过原理阐述,提问解答。补偿后的LED成为电阻型”灯泡”后,驱动电路就变得简单多了,仅需考虑电压匹配，应续者的要求,笔者将应用电路图，实样和制作注意事项,介绍给大家，共享动手做的乐趣，并给从事LED照明设计,研发人员提供参照。

 
一、LED交流供电基本电路

图一是4W LED灯220V交流供电的基本电路。

图一

220V经1A桥式整流后，接入由热敏电阻5A20和5只LED/20mA组成的单元电路，共计12组。计算12组的工作电压U＝(3V+3.3V×5)×12＝234V,(式中3V是恒流用5A20的压降,3.3V是LED的电压)，计算电压U大于220V，可放心接入220V整流电源,接入后回路电流应在18~20mA之间，因LED的电压离散性较大，在3.0V~3.6V之间，如检测回路电流大于20mA，可增添一只LED或一只5A20电阻，将电流降下来，反之可减去一只LED，将电流升上去，该LED灯实耗功率4.5W，其中用于恒流的12只5A20，耗用0.72W，用于发光的60只LED，耗用3.78W，电源转换效率达84%，整组灯亮度大于8W荧光灯。

关于220V桥式整流后未按常规并联虑波电介电容的说明：1、.LED可用脉动电流驱动发光,桥式整流后的电流是每秒100个连续正弦波，过零时间非常短，不会感觉有频闪现象。2、并联电容后，虽对输出电流起平滑滤波作用，但对输出电压有1.1~1.4倍的提升作用，并联电容量的大小,和接入负载的大小等因素,使提升后的电压值很难正确计算，电路的空、满载输出电压也变化较大，与LED的工作电压较难配匹。3、电介电容常处于冲电放态状，其寿命远远低于LED，是一块致命的短板，在电子荧光灯的故障中,,电容击穿最属常见，综合以上原因，不用为宜。

关于未采用防瞬间高压和市电过电压保护措施的说明：1、瞬间高压有两类：操作浪涌、感应雷浪涌。采用热敏电阻补偿的LED电路是个电阻型负载,不是容性或感性负载，在操作时不会产生浪涌电压，无需采取保护措施，本驱动电路自身不会产生电磁噪声(采用AC/DC开关电源供电除外,见图五,图六)，也不受电磁干拢，是个绿色光源，它频繁开关不会降低使用寿命(荧光灯就远不能相及)。防止供电线路感应雷浪涌的措施，一般常用氧化锌压敏电阻保护，实际上要匹配好相应等级的压敏电阻较困难，需用专业手段检测效果，所以笔者没有采用，一股电网安全系统自身有防范措施。2、市电220V充许有±7%波动，即204V~236V范围内变化，当电压低于220V时，LED是安全的，当高于220V时，笔者对图一电路做过反复试验，用调压器将220V提升到250V(提升13.6%)，回路电流实测25mA，在LED的充许范围内，还是安全的。过电压大于250V时，如考虑防范成本太大或供电电网较规范,可以不采用防过压措施。总之，驱动电路不应成为制约价格的瓶颈，不要研发成家电，LED灯要走平民化路线。

图一基本电路简单，可靠，高效，具有实用性。

二、LED调光台灯、杯灯

如将图一电路稍作改变，变成LED直流调光灯,见图二,

图二

晶体管三极管13002与220K电位器(带开关)组合成调光电阻，当灯全亮时，回路电流20mA，13002导通(压降0.7v)时近无功耗，当灯半亮时10mA，13002耗0.34W，当灯低亮时5mA，13002耗0.26W，该电路简单可靠，调光效果好,制作成本极低。如家中有白织灯调光台灯，按图三接法，无需改动双向可控硅调光电路，就可变成LED交流调光灯，更节电。见照片1

图三

照片1

LED是冷光源,可选用色彩缤纷的塑料材料制成灯罩，做成情调各异的装饰杯灯、筒灯、台灯、床头灯。做杯灯、筒灯建议选用30度角聚光LED，有定向投光效果，做台灯、床头灯宜选用漫射光LED，如草帽灯,食人鱼,光线柔和。

三、LED日光灯、顶灯

做个室内日光灯或顶灯按图一电路，60只LED相当8W荧光灯的亮度，明显不够，如并联成二路，用120只LED，可相当16w荧光灯。并联成三路，用180只LED，可相当25W荧光灯，以此类推。因用市电220V直接整流输出，电源内阻极小，可并联任意路灯,不会引起整流输出电压变化，仅需考虑整流管的承受电流。也可以不增加并联路数，选用30mA的高亮LED(如食人鱼)或0.3W/100mA的LED，来达到提高亮度的需求。表一例出多种MZD单元电路，用积木式组合，满足各种需求的LED灯。

当顶灯的荧光灯管或电子镇流器坏了,可以借壳换个长寿的LED芯，应是个不错的办法。