LED技術及應用項目三LED驅動電源設計當前資源環境制約是我國經濟社會發展面臨的突出矛盾。解決節能環保問題，是擴內需、穩增長、調結構、打造中國經濟升級版的一項重要而緊迫的任務。推動半導體照明產業化是解決節能環保問題的一條途徑。在這個發展過程中，LED驅動電源發揮著至關重要的作用，因為LED驅動電源的質量直接影響著LED燈具的效能。任務一LED驅動電源的分類任務二LED驅動電源的基本原理任務三LED驅動電源常用的拓撲結構及應用任務四LED連接方式與LED驅動電源的選配任務五阻容降壓驅動器的設計考核思考與習題LED驅動電源設計LED技術及應用

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///項目目標1．了解LED驅動電源的分類、特點、工作原理及常用的拓撲結構。2．掌握LED的連接方式及其驅動電源選配方法。3．掌握阻容降壓驅動電源的工作原理及設計方法。思政目標1．了解我國LED驅動電源的前沿技術，提高學生的科學自信、文化自信。2．培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和

使命擔當。3．培養學生的安全意識，激發學生勇攀科學高峰的精神。任務一LED驅動電源的分類LED技術及應用

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///LED技術及應用

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LED是一種綠色光源，與白熾燈、熒光燈相比，節電效率可以超過90%。在同樣亮度下，LED的耗電量僅為普通白熾燈的1/10，為熒光燈的1/2，節能效果十分可觀。LED驅動電源作為LED燈具的“心臟”，起到關鍵作用。LED技術及應用

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///任務目標知識目標1．了解LED驅動電源的概念及作用。2．了解LED驅動電源的分類及特點。任務內容LED驅動電源的種類、特點。LED技術及應用

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///知識與技能1．LED驅動電源概述

隨著LED技術日益成熟，LED作為一種新型產品被應用于各個方面，如廣泛使用的LED照明燈具、汽車工業上的儀器儀表指示燈、顯示屏上的LED背光源及醫用LED紫外線消毒器具等。LED屬于半導體器件，電源電壓和電流的波動會使LED的光效降低、壽命縮短，甚至會損壞LED芯片，因此LED能夠適應的電源電壓和電流的范圍十分狹窄。現行的工頻電源和常見的電池電源均不適合直接為LED供電，需要使用專門的電源轉換器——LED驅動電源。LED驅動電源能夠將高壓工頻交流電（市電）或其他供應電源（低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流）轉換為適合為LED供電的特定的電壓電流，以驅動LED正常工作。LED技術及應用

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///知識與技能

2．LED驅動電源分類LED驅動電源幾乎是一對一的伺服器件。不同場所使用的LED對LED驅動電源有不同要求。根據不同的應用可以對LED驅動電源進行如下分類。1）按驅動方式分類

（1）恒流式驅動電源。

恒流式驅動電源輸出的電流是恒定的，輸出的電壓會隨著負載的不同在一定范圍內變化。若使用的是阻性負載，則負載阻值越小，輸出電壓越低；負載阻值越大，輸出電壓越高。當負載阻值超過限定范圍時，電源會啟動自我保護，無法正常工作。

（2）恒壓式驅動電源。

恒壓式驅動電源輸出的電壓是恒定的，輸出的電流會隨著負載的改變而發生變化。在使用恒壓式驅動電源時允許開路，嚴禁輸出直接短路，輸出電壓的波動會引起LED亮度變化。在一般情況下，在使用恒壓式驅動電源驅動LED時，需要串聯阻值合適的電阻。LED技術及應用

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///知識與技能2．LED驅動電源分類2）按電路結構分類

（1）電阻降壓驅動電源。

電阻降壓驅動電源通過電阻進行降壓，電源受電網電壓變化的干擾較大，穩壓效果差，降壓電阻要消耗大部分能量，因此其效率很低，系統可靠性也低。

（2）電容降壓驅動電源。

電容具備“通交流，隔直流，通高頻，阻低頻”的特性，在交流回路中存在一定容抗，因此在交流電路中可用電容進行降壓。電容具有充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞LED芯片。相較于電阻，電容本身不消耗電能，因此電容降壓驅動電源的效率比電阻降壓驅動電源的效率高。但電容降壓驅動電源易受電網電壓波動影響，電源效率低，系統可靠性低。LED技術及應用

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///知識與技能2．LED驅動電源分類2）按電路結構分類

（3）常規變壓器降壓驅動電源。

常規變壓器驅動電源體積小，質量較大，電源效率較低（一般為45%～60%），可靠性不高，因此在一般情況下很少使用。

（4）電子變壓器降壓驅動電源。

電子變壓器降壓驅動電源的電壓范圍窄，一般為180～240V，電源輸出波動大，電源效率低，但比常規變壓器降壓驅動電源高。LED技術及應用

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///知識與技能

2．LED驅動電源分類2）按電路結構分類

（5）RCC降壓式驅動電源。RCC降壓即自激式反激轉換器降壓。RCC降壓式驅動電源的穩壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以達到70%～80%，應用也較廣；但其振蕩頻率不連續，開關頻率不容易控制，負載電壓的波紋系數也比較大，異常負載適應性差。

（6）PWM控制驅動電源。PWM（PulseWidthModulation，脈寬調制）是指在輸入電壓、內部參數及外接負載變化的情況下，控制電路通過被控信號與基準信號的差值進行閉環反饋，調節主電路開關器件導通的脈沖寬度，使電源的輸出電壓或電流穩定（對應恒壓式驅動電源或恒流式驅動電源）。PWM控制驅動電源效率極高，一般可以達到80%～90%，輸出電壓、電流穩定。PWM控制驅動電源一般都有完善的保護措施，屬于高可靠性電源。LED技術及應用

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///知識與技能2．LED驅動電源分類3）按電源拓撲結構分類

（1）隔離式驅動電源。

隔離是指電源輸入和輸出通過變壓器實現電氣連接，通過“電—磁—電”的形式進行能量轉換，輸出端沒有與大地連接，沒有觸電危險，相對比較安全。隔離式驅動電源恒流精度高、輸入電壓范圍寬，適用于低壓大電流場合。因經過隔離變壓器的能量轉化，隔離式驅動電源效率和功率因數較低，電路較復雜，成本較高。隔離式驅動電源又可細分為正激式驅動電源和反激式驅動電源。

（2）非隔離式驅動電源。

非隔離是指輸入電源通過升降壓后直接加在LED負載上。非隔離式驅動電源的效率和功率因數較高、電路簡單、成本較低，適用于高電壓小電流場合，因為沒有經過變壓器隔離，所以存在觸電危險，同時恒流精度較低，輸入電壓范圍窄。非隔離式驅動電源包含升壓型、降壓型和降壓/升壓型三類。LED技術及應用

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思考：LED負載在什么情況下適合使用恒壓式驅動電源，在什么情況下適合使用恒流式驅動電源？知識與技能任務二LED驅動電源的基本原理LED技術及應用

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///LED技術及應用

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通過對LED開關電源的電路組成及工作原理進行介紹，以及基于實例對恒壓式和恒流式兩種類型的LED驅動電源進行分析，為學生今后從事LED照明產品的研發與制造打下良好的基礎。LED技術及應用

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///任務目標知識目標1．了解LED開關電源的電路組成及工作原理。2．了解恒壓式、恒流式LED驅動電源的電路結構及工作原理。任務內容1．LED開關電源的電路組成及工作原理。2．恒壓式、恒流式LED驅動電源的電路結構及工作原理。LED技術及應用

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///知識與技能1．LED開關電源電路組成及工作原理1）LED開關電源電路組成LED開關電源組成框圖如圖3-1所示。LED開關電源電路主要包括輸入整流濾波電路、DC/DC電源變換器、輸出整流濾波電路及信號反饋電路。在一般情圖3-1LED開關電源組成框圖況下，高可靠性的LED開關電源還增設了電磁干擾濾波器，以濾除外界電網的高頻脈沖對電源的干擾，同時減少LED開關電源自身產生的電磁干擾信號；輔助電路由各類保護電路組成，如輸入過壓/欠壓保護電路、輸出過壓/欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。LED技術及應用

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///知識與技能1．LED開關電源電路組成及工作原理2）LED開關電源工作原理50Hz單相交流電或三相交流220V/380V電壓先經過電磁干擾濾波器，然后進行整流濾波，產生較高的直流電壓，該直流電壓為DC/DC電源變換器的輸入電壓。LED開關電源的核心部件為DC/DC電源變換器，其通常包含功率開關管、高頻變壓器及PWM比較器等。功率開關管由PWM比較器控制，工作在導通和截止兩種狀態下，相當于一個能夠高速切換狀態的開關。功率開關管配合高頻變壓器的初級線圈將直流電壓變換成數千赫茲或數百千赫茲的高頻方波或準方波，再由高頻變壓器的次級線圈感應產生交流電。

經由DC/DC電源變換器轉換產生的高頻交流電經輸出整流濾波電路后變為直流電。LED技術及應用

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///知識與技能

圖3-2所示為LED開關電源中的誤差放大器連接圖，信號反饋電路產生的反饋電壓接誤差放大器的反相輸入端，基準電壓接同相輸入端，當反饋電壓因某種原因偏高時，誤差放大器的輸出電壓會降低，繼而減少PWM比較器輸出信號的占空比，從而使功率開關管導通時間縮短，最終降低輸出電壓，起到穩壓作用，反之亦然。圖3-2LED開關電源中的誤差放大器連接圖

那么電路是如何保證輸出的電壓是穩定的呢？

將信號反饋電路產生的反饋電壓與基準電壓進行比較，得到誤差值。誤差放大器將誤差值放大，產生的誤差電壓改變PWM比較器輸出的脈沖寬度，繼而改變功率開關管在一個周期內處于導通狀態、截止狀態的時間。LED技術及應用

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///知識與技能2．恒壓式LED驅動電源

恒壓驅動是電源中常見的一種控制方式。所謂恒壓，就是電源輸出的電壓是恒定的，不會隨負載的改變而改變。前面介紹的LED開關電源就是一種恒壓式驅動電源，下面以小功率恒壓式LED驅動電源為例進行分析。小功率恒壓式LED驅動電源電路如圖3-3所示，其組成框圖如圖3-4所示。AC220V輸入整流濾波電器開關

變壓器輸出整流濾波電器LED負載DK112PC817電壓反饋圖3-3小功率恒壓式LED驅動電源電路圖3-4小功率恒壓式LED驅動電源電路組成框圖LED技術及應用

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///知識與技能

小功率恒壓式LED驅動電源電路的各部分電路的功能如下。

（1）AC220V交流電壓輸入；整流二極管VD1～VD4和電容C1組成輸入整流濾波電路。

（2）電阻R1、R2，電容C2及二極管VD5組成RCD吸收電路。

（3）開關變壓器T1在電路中起能量轉換與隔離作用。

（4）快恢復二極管VD7、電容C5、電阻R3組成輸出整流濾波電路。

（5）電阻R3為泄放電阻（假負載），在電路斷電后釋放C5兩端的電壓。

（6）PC817、穩壓二極管VD6、電阻R4組成反饋電路，將輸出電壓通過PC817反饋到驅動芯片DK112的FB引腳。

（7）電容C3的作用主要是平滑FB引腳的電壓，使反饋電壓減少突變。LED技術及應用

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///知識與技能3．恒流式LED驅動電源LED的伏安特性曲線通常比較陡，很小的電壓變化就會引起較大的電流變化。若使用恒壓式LED驅動電源供電，必須要求其有足夠高的精度，并在LED中串聯電阻限流，否則LED工作將極其不穩定，從而降低產品的可靠性、壽命。圖3-5非隔離降壓式恒流LED驅動電源電路因此在LED照明產品中通常使用恒流式LED驅動電源進行驅動。

下面以一款非隔離降壓式恒流LED驅動電源為例進行分析，其電路如圖3-5所示。LED技術及應用

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///知識與技能

非隔離降壓式恒流LED驅動電源的各部分電路的功能如下。

（1）AC220V為交流電壓輸入；整流二極管VD1～VD4組成橋式整流電路。

（2）二極管VD5、VD6、VD7，電容C1、C2組成功率因數校正（PowerFactorCorrection，PFC）電路，用于提高電路的功率因數。

（3）電阻R1、R2、R3、R4降壓，為BP2822供電。

（4）電阻R7、電容C4接芯片U1的GND引腳，起退耦作用。

（5）電阻R5、R6為電流采樣，可控制輸出電流大小。

（6）電容C5為輸出濾波電容，電阻R8為泄放電阻，在電路斷電后釋放電容C5兩端的電壓。LED技術及應用

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///任務實施

思考：LED開關電源是如何實現穩壓的？任務三

LED驅動電源常用的拓撲結構及應用LED技術及應用

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///LED技術及應用

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隨著LED照明技術的發展，LED驅動電源在不斷演進，著重于進一步提升能效、增加功能及提高功率。在不同應用場合，LED驅動電源有不同的拓撲結構。本任務著重介紹LED驅動電源常用的拓撲結構。LED技術及應用

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///任務目標知識目標1．了解LED驅動電源常用拓撲結構的種類。2．掌握不同拓撲結構的LED驅動電源的工作原理及應用場合。任務內容LED驅動電源常用拓撲結構原理及應用LED技術及應用

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///知識與技能LED驅動電源的拓撲結構是指功率變換器的電路結構，也就是DC/DC電源變換器的電路結構。不同結構的驅動電源的輸出特性不同。隔離式LED驅動電源拓撲結構分為正激式和反激式；非隔離式LED驅動電源拓撲結構分為升壓式、降壓式和降壓/升壓式。LED技術及應用

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///知識與技能1．正激式變換器拓撲結構

正激式DC/DC電源變換器簡稱正激式變換器，因其電路中只有一個功率開關管，故又被稱為單端正激式變換器、單管正激式變換器。正激式變換器因結構簡單、工作可靠、價格低廉被廣泛應用于中小功率的開關電源中。圖3-6正激式變換器拓撲結構

正激式變換器拓撲結構如圖3-6所示，Ui為直流輸入電壓，T為高頻變壓器，NP為高頻變壓器初級繞組，NS為高頻變壓器次級繞組，VD1為輸出整流二極管，VD2為續流二極管，L為輸出濾波電感，C為輸出濾波電容，Uo為輸出電壓，VT為功率開關管。LED技術及應用

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///知識與技能1．正激式變換器拓撲結構

正激式變換器在功率開關管導通時向負載傳輸能量。功率開關管由PWM比較器控制進行交替地導通和截止。當功率開關管導通時，輸入電壓Ui加在高頻變壓器初級繞組NP上，高頻變壓器次級繞組NS、復位繞組產生感應電壓，此時整流二極管VD1導通，續流二極管VD2截止，高頻變壓器次級繞組NS產生的電壓為負載供電，同時，部分能量存儲在輸出濾波電感L、輸出濾波電容C上。

當功率開關管VT截止時，整流二極管VD1截止，續流二極管VD2導通，存儲在輸出濾波電感L中的電能經由續流二極管VD2構成的回路向負載供電，維持輸出電壓不變。

正激式變換器的功率開關管損耗小、變壓器漏感小、電磁輻射低、波紋系數大，但抗過壓能力弱、變壓器的初級脈沖電流大。LED技術及應用

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///知識與技能2．反激式變換器拓撲結構

反激式DC/DC電源變換器簡稱反激式變換器，在功率開關管導通時向變壓器初級繞組存儲能量，在功率開關管截止時由次級繞組向負載輸出能量，因此被稱為回掃式變換器。與正激式變換器類似，反激式變換器電路結構簡單、成本低、有輸入/輸出隔離，被廣泛應用于小功率的開關電源中。圖3-7反激式變換器拓撲結構

反激式變換器拓撲結構如圖3-7所示，Ui為直流輸入電壓，T為高頻變壓器，NP為高頻變壓器初級繞組，NS為高頻變壓器次級繞組，VD1為整流二極管，C為輸出濾波電容，Uo為輸出電壓，VT為功率開關管。LED技術及應用

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///知識與技能2．反激式變換器拓撲結構

當功率開關管在PWM比較器的控制下導通時，輸入電壓直接加在高頻變壓器初級繞組兩端，使其有電流通過，并將能量儲存在高頻變壓器初級繞組中；此時高頻變壓器次級繞組輸出電壓的極性是上端為負、下端為正，整流二極管截止，沒有電流輸出。當功率開關管截止時，高頻變壓器初級繞組電流突然中斷，高頻變壓器次級繞組產生感應電壓，對應極性為上端為正、下端為負，整流二極管導通，從而產生次級繞組電流，為負載供電并向輸出濾波電容充電，由于開關的頻率很高，因此輸出電壓（也就是輸出濾波電容兩端的電壓）基本維持恒定。

反激式變換器的功率開關管損耗大、變壓器漏感大，但抗過壓能力強、變壓器損耗小、效率高。LED技術及應用

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///知識與技能3．降壓式變換器拓撲結構

降壓式DC/DC電源變換器簡稱降壓式變換器，又稱Buck變換器，是LED驅動電源中最簡單且容易實現的一種變換器。降壓式變換器由于能將較高的直流電壓變換成較低的直流電壓，而且變換過程中的損耗很小、效率很高，因此應用領域廣泛。圖3-8降壓式變換器拓撲結構

降壓式變換器拓撲結構如圖3-8所示，Ui為直流輸入電壓，VT為功率開關管，VD1為續流二極管，L為輸出濾波電感（也稱儲能電感），C為輸出濾波電容，Uo為輸出直流電壓，LED為外部負載。LED技術及應用

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///知識與技能

3．降壓式變換器拓撲結構

功率開關管在PWM比較器的控制下，交替地導通與截止，當功率開關管導通時，續流二極管VD1截止，輸入電壓Ui與輸出濾波電感L接通，輸入電壓與輸出電壓的差值（Ui-Uo）加在電感上，通過電感的電流線性增加，經過輸出濾波電感之后為外部負載LED供電，同時部分電能儲存在輸出濾波電感L和輸出濾波電容C上。

當功率開關管VT關斷時，輸出濾波電感L與Ui斷開。由于電感電流不能發生突變，因此在輸出濾波電感L上產生左負、右正的感應電動勢，以維持通過電感的電流不變。此時，續流二極管VD1導通，感應電壓經過由續流二極管VD1構成的回路繼續向外部負載LED供電，維持輸出電壓不變。LED技術及應用

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///知識與技能4．升壓式變換器拓撲結構

升壓式DC/DC電源變換器簡稱升壓式變換器，又稱Boost變換器，也是LED驅動電源經常使用的一種拓撲結構。升壓式變換器能將較低的直流電壓變換成較高的直流電壓，如將1.5V或3.7V的直流電壓變換成5V或12V的直流電壓來驅動設備工作。圖3-9升壓式變換器拓撲結構

升壓式變換器拓撲結構如圖3-9所示，Ui為直流輸入電壓，VT為功率開關管，VD1為續流二極管，L為輸出濾波電感，C為輸出濾波電容，Uo為輸出直流電壓，LED為外部負載。LED技術及應用

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///知識與技能4．升壓式變換器拓撲結構

當功率開關管VT在PWM比較器的控制下導通時，輸入直流電壓Ui直接加到輸出濾波電感L的兩端，續流二極管VD1截止，通過輸出濾波電感的電流線性增大，同時，輸出濾波電容C向負載LED放電。當功率開關管VT在PWM比較器的控制下截止時，由于電感電流不能突變，因此輸出濾波電感L上產生感應電動勢，以維持通過電感的電流不變，電流經過續流二極管VD1為外部負載LED供電，同時對濾波電容C進行充電。LED技術及應用

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///知識與技能5．降壓/升壓式變換器拓撲結構

降壓/升壓式DC/DC電源變換器簡稱降壓/升壓式變換器，又稱Buck-Boost變換器，其輸出電壓可以比輸入電壓高，也可以比輸入電壓低。這種變換器由于輸出電壓與輸入電壓的極性相反，因此也稱為極性反轉變換器。圖3-10降壓/升壓式變換器拓撲結構

降壓/升壓式變換器拓撲結構如圖3-10所示，Ui為直流輸入電壓，VT為功率開關管，VD1為續流二極管，L為輸出濾波電感，C為輸出濾波電容，Uo為直流輸出電壓，LED為外部負載。LED技術及應用

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///知識與技能5．降壓/升壓式變換器拓撲結構

當功率開關管VT導通時，輸入電壓Ui直接加到輸出濾波電感L的兩端，續流二極管VD1截止，通過輸出濾波電感L的電流線性增大，輸出濾波電感L儲存的能量增加；同時，輸出濾波電容C向外部負載LED放電，輸出濾波電容C的接法為上負、下正，放電時輸出濾波電容C下端輸出正電壓。當功率開關管VT截止時，由于電感電流不能突變，因此輸出濾波電感L上產生感應電動勢，以維持通過電感的電流不變，電流從輸出濾波電感L下端流出為外部負載LED供電，并通過續流二極管VD1回到輸出濾波電感L，同時對輸出濾波電容C進行充電。LED技術及應用

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思考：

請簡述LED驅動電源的五種拓撲結構分別有什么特點？知識與技能任務四LED連接方式與LED驅動電源的選配LED技術及應用

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///LED技術及應用

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///LED是敏感的半導體器件，具有負溫度特性。在應用過程中，需要考慮LED作為負載應當采用何種方式進行連接，以及如何選配合適的LED驅動電源，以保證LED正常工作。本任務著重介紹LED三種連接方式的結構、特點，以及如何選配LED驅動電源。LED技術及應用

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///任務目標知識目標任務內容1．了解LED三種連接方式的結構及特點。2．掌握LED驅動電源的選配方法。技能目標能根據LED選配LED驅動電源。1．LED連接方式的結構及特點。2．LED驅動電源的選配。LED技術及應用

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///知識與技能1．LED的連接方式

在實際應用中，LED的連接形式受多方面影響，如應用要求、電源的輸入電壓、效率、產品的尺寸及布局等。1）串聯連接

（1）簡單串聯連接。圖3-11LED串聯連接方式

圖3-11所示為LED串聯連接方式，即將LED逐個順次首尾相連接。連接的LED越多，要求LED驅動電源輸出的電壓越高。因為在采用簡單串聯連接的方式時，流過每個LED的電流大小是相同的，所以每個LED的亮度一樣。當LED的一致性差別比較大時，分配到不同LED兩端的電壓會不同。

在串聯電路中，若某個LED損壞出現開路，則會導致全部LED不亮。當某個LED出現短路時，若使用的是恒壓式LED驅動電源，則會導致其他LED兩端電壓升高，電源輸出電流增大，其他LED容易被損壞；若使用的是恒流式LED驅動電源，則其他LED仍正常工作，不受影響。LED技術及應用

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///知識與技能1．LED的連接方式

1）串聯連接

（2）帶并聯穩壓二極管的串聯。

在簡單串聯連接方式中，其中一個LED損壞出現開路，會導致所有LED不亮，影響使用。帶并聯穩壓二極管的LED串聯連接方式如圖3-12所示。為提高可靠性，在每個LED上并聯一個穩壓二極管，穩壓二極管的擊穿電壓高于LED的工作電壓。在LED正常工作時，穩壓二極管不導通，電流只從LED流過；當某個LED故障出現開路時，其兩端并聯的穩壓二極管擊穿導通，串聯線路中的其他LED仍有電流通過，可正常工作。圖3-12帶并聯穩壓二極管的LED串聯連接方式LED技術及應用

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///知識與技能1．LED的連接方式2）并聯連接

（1）簡單并聯連接。LED并聯連接方式如圖3-13所示，各LED的正極與正極相連，同時負極與負極相連。在工作時，以并聯連接方式相連的LED承受的電壓是一樣的。當LED的一致性較差時，流過每個LED的圖3-13LED并聯連接方式電流是不相等的，電流分配不均可能會縮短流經電流過大的LED的壽命。這種連接方式的驅動電源輸出電壓低，輸出電流大小根據并聯的LED數量不同而不同。

在并聯電路中，當某個LED損壞出現開路時，若使用的是恒壓式LED驅動電源，驅動電源輸出電流會減少，不影響其他LED正常工作；若使用的是恒流式LED驅動電源，驅動電源輸出電流保持不變，導致分配給其他LED的電流增大，容易損壞LED。若某個LED出現短路，則驅動電源輸出的所有電流都將加在這個LED上，該LED因此被損壞，形成開路。LED技術及應用

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///知識與技能

1．LED的連接方式2）并聯連接

（2）獨立匹配的并聯連接。

獨立匹配的LED并聯連接方式如圖3-14所示。采用這種連接方式的LED的電流可獨自調節，保證流過每個LED的電流都在其要求范圍內，具有良好的驅動效果。當單個LED發生故障時，故障LED不會影響其他LED的正常工作，同時能匹配具有較大差異的LED。但采用這種連接方式的驅動電路的結構較復雜，價格高，不適用于應用的LED數量較多的電路。圖3-14獨立匹配的LED并聯連接方式LED技術及應用

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///知識與技能1．LED的連接方式3）混聯連接

當應用的LED數量較多時，簡單串聯連接方式或者簡單并聯連接方式都不適用，前者要求驅動電源輸出很高的電壓，后者要求驅動電源輸出很大的電流，這為其設計和制造帶來困難，并且還涉及驅動電路的結構問題和總體的效率問題。因此在大多數LED產品中，特別是在LED照明燈具中，LED常采用混聯連接方式。LED技術及應用

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///知識與技能

1．LED的連接方式3）混聯連接

（1）先串后并連接。LED先串后并連接方式如圖3-15所示，先將LED分組串聯，每組LED的數量一致，再將各組串聯的LED并聯。采用先串后并連接方式的LED保證了與驅動電源的匹配，比簡單串聯連接方式具有更高的可靠性。整個電路具有結構較簡單、連接方便、效率較高等特點，適用于LED數量多的應用場合。圖3-15所示為3串4并LED。圖3-15LED先串后并連接方式LED技術及應用

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///知識與技能

當某一組LED中有LED故障出現短路時，相當于該組連接的LED的數量減少，無論使用哪種驅動電源，通過該組LED的電流都將增大，對應LED容易損壞，最終表現為開路。當有一組LED開路后，若使用的是恒壓式LED驅動電源，則其他組LED正常工作，通過的電流不變，不受影響；若使用的是恒流式LED驅動電源，則原本通過有故障LED組的電流會分配到其他LED組。通過其他組LED的電流增大，在分配的電流比較大時其他組LED會被影響。當并聯的LED組比較多時，分配的電流不大，不會對其他組LED造成大的影響。LED技術及應用

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///知識與技能1．LED的連接方式3）混聯連接

（2）先并后串連接。LED先并后串連接方式如圖3-16所示，先將LED分組并聯，每組LED的數量一樣；然后將并聯成組的LED串聯。圖3-16所示為4并3串LED。圖3-16LED先并后串連接方式LED技術及應用

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///知識與技能

當某個LED故障出現短路時，與該LED并聯的LED組會全部不亮。當使用恒流式LED驅動電源時，因輸出電流不變，不會對其他組LED造成影響，電源輸出電壓降低。值得注意的是，電源輸出電流會流過短路的LED，若電流過大，則該LED可能被燒斷，形成斷路。當使用恒壓式LED驅動電源時，分配到每組LED的電壓會增大，流經每組LED的電流也會增大，其余LED極可能損壞。

若某個LED斷路，無論使用的是恒壓式LED驅動電源還是恒流源，該組每個LED分配到的電流都會增大，該組LED容易被損壞。LED技術及應用

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///知識與技能2．LED驅動電源的選配LED本身的負載特性大大影響了電源驅動它的可靠性。在一定的區間內，LED兩端的電壓升高，通過該LED的電流呈指數式增長。也就是說，當加在LED兩端的電壓稍微有波動時，其兩端的電流就會劇烈變動，因此優先考慮使用恒流式驅動電源作為LED驅動電源。若選配的LED驅動電源輸出不穩定，如容易受電網干擾，或者輸出的電壓、電流與LED不匹配，則會導致LED損壞。LED技術及應用

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///知識與技能LED驅動電源的選配步驟如下。

第一步是明確燈珠的參數：主要參數有工作電流、工作電壓。可以通過查閱相關資料、文檔獲取相關參數。

第二步是了解LED燈珠的連接方式：若是照明燈具，則一般在燈盤上會標明XBXC或XCXB，其中，X是數字，B代表并聯的數量，C代表串聯的數量，如3B4C指的是3并4串。若燈盤沒有標注信息，則可以通過數字萬用表進行測量。先使用數字萬用表的二極管擋測量LED燈珠兩端，若有多顆LED燈珠被點亮，則是先并聯，有幾顆LED燈珠被點亮就表明有幾顆LED燈珠是并聯的，之后測量有幾組；若測得的LED燈珠只有一顆被點亮，則是先串聯，再使用蜂鳴擋測量LED燈珠的連接情況。

第三步是計算LED所需電壓、電流：例如，使用的LED燈珠的工作電流為20mA，工作電壓為3.0V，連接形式為3并4串，可算得總電流為20mA×3=60mA，電壓為3.0V×4=12V。

第四步是選配LED驅動電源：對于LED已經明確的情況，一般都選用恒流式LED驅動電源。這里選擇輸出電流為60mA，允許一定范圍的偏差，電壓范圍包含12V的恒流式LED驅動電源。LED技術及應用

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///任務實施LED吸頂燈是常見的家用燈具，熟悉檢測燈具是工程師必備的技能。下面以LED吸頂燈的驅動電源選配為例進行說明。1．實訓器材（見表3-1）表3-1LED驅動電源選配材料名

稱型

號LED吸頂燈燈盤直徑130mm，24W名

稱型

號LED驅動電源INPUT：AC175～260V50/60HzOUTPUT：DC42～125V300(1±5%)mALED驅動電源INPUT：AC95～265V50/60HzOUTPUT：DC42～125V240(1±10%)mALED驅動電源INPUT：AC95～265V50/60HzOUTPUT：DC12～26V300(1±5%)mALED技術及應用

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///任務實施2．實訓安全與要求

（1）實訓設備若需上電，則插在隔離變壓器輸出端；測量設備若需上電，則插在市電輸出端。

（2）實訓設備上電前，須做好檢查，確保設備連線正確。

（3）嚴格按照實訓室操作規程進行實訓，并在指導老師的指導下進行。

（4）完成任務后，切斷電源并清理工作區域，待指導教師檢查無誤后方可離開現場。LED技術及應用

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///3．實訓過程

（1）燈珠參數。

燈盤使用的LED燈珠參數如表3-2所示。表3-2燈盤使用的LED燈珠參數LED燈珠型號2835電

壓3.0～3.3V電

流60mA功

率0.2W色

溫6000～6500K尺

寸2.8mm×3.5mm任務實施LED技術及應用

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///3．實訓過程

（2）燈盤LED的連接方式。

圖3-17所示為LED吸頂燈燈盤實物圖。燈盤絲印信息為2835-5B24C，表示LED燈珠的型號為2835，使用的連接方式為5并24串。也可以通過萬用表測量，來確定LED的連接方式。任務實施圖3-17LED吸頂燈燈盤實物圖LED技術及應用

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///3．實訓過程

（3）相關參數計算。在先并后串的LED中，工作電流為單個LED工作電流每組并聯的LED數量；工作電壓為單個LED的電壓串聯的LED組數。因此，LED燈盤工作電流為60mA×5=300mA；LED燈盤工作電壓為單個LED工作電壓×24（串），范圍為72～79.2V。任務實施LED技術及應用

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///任務實施

3．實訓過程

（4）LED驅動電源選配。

由于LED的特性，在選用LED驅動電源時要優先考慮恒流式LED驅動電源。LED驅動電源實物圖如圖3-18所示，圖中顯示了LED驅動電源輸入和輸出的電參數信息，“INPUT：AC95-265V50/60Hz”是指驅動電源輸入頻率為50Hz或60Hz，電壓為95～265V的交流電；“OUTPUT：DC12-26V300mA±5%”是指驅動電源輸出300mA的直流電，誤差范圍為±5%，負載的工作電壓范圍為12～26V，該驅動電源為恒流輸出。圖3-18LED驅動電源實物圖LED技術及應用

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///任務實施

3．實訓過程

（4）LED驅動電源選配。

根據燈盤的工作電流和工作電壓信息，選擇匹配的LED驅動電源，這里選擇的LED驅動電源型號為INPUT：AC175～260V50/60Hz，OUTPUT：DC42～125V300(1±5%)mA，滿足300mA的輸出電流，72～79.2V的輸出電壓。LED技術及應用

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///任務實施

思考：

為什么LED燈具一般選用恒流式LED驅動電源來供電？LED技術及應用

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///任務五阻容降壓驅動器的設計LED技術及應用

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///

阻容降壓驅動器具有體積小、電路結構簡單、成本低等優點，適用于小功率、小電流、可靠性要求不是特別高的負載，特別是小功率LED產品、小家電、溫控器等。LED技術及應用

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///任務目標知識目標1．理解阻容降壓驅動器的工作原理。2．掌握阻容降壓驅動器的電路構成。3．掌握阻容降壓驅動器的電路設計。任務內容阻容降壓驅動器的工作原理、電路構成及電路設計。LED技術及應用

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///知識與技能1．阻容降壓驅動器的工作原理阻容降壓電路是一種利用電容在一定頻率的交流信號下產生的容抗來限制最大工作電流的電路。電容在電路上起限制電流和動態分配電容和負載兩端的電壓的作用。圖3-19阻容降壓電路圖

阻容降壓電路由降壓電容C1與負載電阻R1組成，如圖3-19所示。電容具備通交流、隔直流，通高頻、阻低頻的特性。電容連接在交流電路中，會產生容抗。在阻容降壓電路中電容和負載電阻串聯分壓，分配到負載電阻的電壓減少，從而實現降壓。

交流電通過電容，雖然有容抗但沒有能量消耗，只存在電能交換，這也是阻容降壓電路被廣泛應用的原因之一。LED技術及應用

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///知識與技能2．阻容降壓LED驅動電路1）簡單阻容降壓LED驅動電路

圖3-20所示為簡單阻容降壓LED驅動電路。該電路由并聯的電阻R1、電容C1、反向并聯的LED1和LED2及電阻R2構成，在利用電容降壓的同時，利用LED的單向導電性，即導通發光工作，替代整流二極管起到整流作用，被廣泛應用于小夜燈、指示燈等場合。圖3-20簡單阻容降壓LED驅動電路LED技術及應用

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///知識與技能2．阻容降壓LED驅動電路2）帶橋式整流濾波的阻容降壓LED驅動電路

圖3-21所示為帶橋式整流濾波的阻容降壓LED驅動電路。該電路包含降壓模塊、整流模塊、濾波模塊。圖3-21帶橋式整流濾波的阻容降壓LED驅動電路

電容C1和電阻R1組成降壓模塊，電容C1的作用是降壓和限流。

電阻R1為泄放電阻，作用是在斷電后為電容C1提供放電回路，防止電源插頭在拔出后接觸到人體產生傷害，同時防止在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時電容C1上的殘余電壓和電網電壓疊加對后續器件形成高壓沖擊。LED技術及應用

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///知識與技能

2．阻容降壓LED驅動電路2）帶橋式整流濾波的阻容降壓LED驅動電路VD1～VD4為整流二極管，也可以使用整流堆，起整流作用，將交流電轉變成脈動直流電。C2、C3為濾波電容，作用是將整流后的脈動直流電轉換成平滑的直流電。RV為壓敏電阻，當輸入電源出現瞬間的脈沖高壓時能夠對地泄放，避免負載因瞬間高壓被損壞。R2為限流電阻，作用是避免電路輸出電壓波動對LED產生較大影響。LED技術及應用

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///知識與技能2．阻容降壓LED驅動電路3）帶橋式SCR保護的阻容降壓LED驅動電路

圖3-22所示為帶橋式SCR保護的阻容降壓LED驅動電路。該電路在圖3-21所示的電路的基礎上增加了由電阻R3、SCR（SiliconControlledRectifier，可控硅整流器）組成的保護電路，當流過LED的電流大于設定值時，SCR導通，對電路進行分流，使LED