LED驱动与应用电路设计及案例分析
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2.2 电容降压限流

LED是直流负载,在交流电网中使用时,首先要把交流电变为直流电,这就需要整流电路。一般情况下,为了提高电源的利用率,整流电路常采用全波整流方式,通过整流桥把交流电变换为频率2倍于工频的正弦半周波(脉动的直流)。这时如果直接给LED供电,会产生什么问题呢?正弦半周波电压是连续变化的,若接上线性负载则其瞬时功率也是连续变化的,对于像白炽灯这样的线性负载,由于其发光来源于热辐射,亮度的变化具有热惯性,人的眼睛感觉不明显,而LED的响应非常快,亮度的变化紧跟电压的变化,并且在正弦电压变化过程中,存在电压小于LED开启电压的死区,LED就会产生人眼易于觉察的2倍于工频的闪烁现象,由于LED的发光不存在热惯性和余辉,故这种闪烁现象比荧光灯的闪烁还严重。

为了解决闪烁问题,需要将整流后的脉动直流电加以滤波,使之变成较平滑的直流电,这通常需要一个容量较大的电容器。

交流市电在一些供电条件不良的环境中,电源电压的波动非常大,上下波动20%甚至更高的情况经常出现,整流滤波后的直流电压范围仍可在200~370V之间变化。在电压比较稳定的地区,电压一般在300V左右。这样高的电压,需要多达近100只的LED串联才能使用,数量众多的LED串联会大幅度降低电路的可靠性,且难以满足不同功率规格的要求,因此,有必要采取降压限流的手段。2.1节所述的电阻降压限流具有电路简单的特点,但也存在能耗大、发热严重,甚至有引起火灾的危险,不适用于这种电压波动较大的电路。另一种典型的降压手段是采用变压器,但工频变压器体积大、笨重,成本也高,相比之下采用电容降压是一种较好的选择。