電子節(jié)能燈設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-05-14 07:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 耗低等優(yōu)點(diǎn)，在交通信號(hào)燈市場(chǎng)的需求大幅增加。廈門市自2000年采用第一座LED交通信號(hào)燈后，如今全市100多座交通信號(hào)燈已有近70％更換為LED。上海市則明文規(guī)定，新上的交通信號(hào)燈一律采用LED。 戶外大屏幕顯示：由于高亮度LED能產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三原色的光，LED全彩色大屏幕顯示屏在金融、證券、交通、機(jī)場(chǎng)、郵電等領(lǐng)域備受青睞。近兩年，全彩色LED戶外顯示屏已代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓虹燈、磁翻板等而成為主流，尤其是在全球各大型體育場(chǎng)館幾乎已成為標(biāo)準(zhǔn)配備。 特殊工作照明和軍事運(yùn)用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及熱輻射低、體積小、便于攜帶等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于防爆、野外作業(yè)、礦山、軍事行動(dòng)等特殊工作場(chǎng)所或惡劣工作環(huán)境之中。第二章 LED節(jié)能燈的設(shè)計(jì)2．1 設(shè)計(jì)思路現(xiàn)在家庭用的白熾燈多為幾十瓦的，耗電大已成為大家最關(guān)心的問題，雖然市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了節(jié)能燈這種產(chǎn)品，但光效卻不怎么好，我們這里采用了最簡(jiǎn)單的二極管發(fā)光來取代日光燈的想法，大家都知道小型發(fā)光二極管發(fā)出的光是微弱的，但1+1=2的道理告訴我們，多個(gè)發(fā)光二極管同時(shí)放出光源就會(huì)產(chǎn)生更大的光源，并且他的功率極小，發(fā)熱低，不容易損壞，成本低廉等特點(diǎn)完全可以讓我們用它來代替日常照明。工作原理可以簡(jiǎn)單的說為將市電先轉(zhuǎn)化為220V直流電，經(jīng)過濾波后得到恒流溫壓電，接入二極管使其發(fā)光。工作原理圖如圖1所示： 圖12．2 所需元器件及功能電容2個(gè)圖1中有3個(gè)電容，C1作用為降壓和限流，電容的特性是通交流、隔直流。C2﹑C3的作用為濾波，其作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓。其實(shí)C3是可以取掉的，只用一個(gè)就可以了。圖2電阻3個(gè) 電阻R1為泄放電阻，其作用為：當(dāng)正弦波在最大峰值時(shí)刻被切斷時(shí)，電容C1上的殘存電荷無法釋放，會(huì)長久存在，在維修時(shí)如果人體接觸到C1的金屬部分，有強(qiáng)烈的觸電可能，而電阻R1的存在，能將殘存的電荷泄放掉，從而保證人、機(jī)安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)，一般電容的容量越大，殘存的電荷就越多，泄放電阻就阻值就要選小些。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，供設(shè)計(jì)時(shí)參考：C1取值(uf)12R1取值1M750K510K360K200~300K電阻R2為限流電阻，作用是限制電路中的電流，它串聯(lián)在電路中起限制電路中的電流的作用。（如發(fā)光二極管電路中串聯(lián)的電阻）。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，流過限流電阻的電流同樣增大，由于該限流電阻存在一定的阻值，根據(jù)歐姆定律，則該電阻兩端的電壓降同樣增大，等同于負(fù)載兩端的壓降相應(yīng)減小，起到保護(hù)負(fù)載不受大電流沖擊的作用。電阻R3為壓敏電阻(或瞬變電壓抑制晶體管)，作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對(duì)地泄放掉，從而保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿。集成整流橋1個(gè)整流橋的作用就是能夠通過二極管的單向?qū)ǖ奶匦詫㈦娖皆诹泓c(diǎn)上下浮動(dòng)的交流電轉(zhuǎn)換為單向的直流電，通常電源中采用的整流橋除了這種單顆集成式的還有采用四顆二極管實(shí)現(xiàn)的，它們的原理完全相同。D1~D4的作用是整流，其作用是將交流電整流為脈動(dòng)直流電壓。小型發(fā)光二極管若干 發(fā)光二極管是一個(gè)單向?qū)щ娖骷?。只允許電流從正極流向負(fù)極，只有正向接入時(shí)才導(dǎo)通并發(fā)光，反向接入則截止不通。作用是用來做光源。下圖是其結(jié)構(gòu)圖:圖32．3 電路工作原理電路工作原理：當(dāng)電容C1連接于交流電路中時(shí)，其容抗計(jì)算公式為：XC=1/2πfC 式中，XC表示電容的容抗、f表示輸入交流電源的頻率、C表示降壓電容的容量。流過電容降壓電路的電流計(jì)算公式為： I=U/XC式中I表示流過電容的電流、U表示電源電壓、XC表示電容的容抗。在220V、50Hz的交流電路中，當(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V時(shí)，電流與電容的關(guān)系式為： I=69C 其中電容的單位為uF，電流的單位為mA下表為在220V﹑50Hz的交流電路中，理論電流與實(shí)際測(cè)量電流的比較：電容(uf)1電流(mA)理論值69152324實(shí)驗(yàn)值71570152325串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷?Vf)而定，在220VAC電路中，最多可以達(dá)到80個(gè)左右。組件選擇：電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值，在220V,50Hz的交流電路中時(shí)，可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。 D1—D4可以選擇IN4007。濾波電容C2﹑C3的耐壓根據(jù)負(fù)載電壓而定。其電容容量視負(fù)載電流的大小而定。2．4 降壓電容驅(qū)動(dòng)電路原理如圖4所示為其它形式的電容降壓驅(qū)動(dòng)電路:圖4在圖4電路中﹐可控硅SCR及R3組成保護(hù)電路﹐當(dāng)流過LED的電流大于設(shè)定值時(shí)﹐SCR導(dǎo)通一定的角度﹐從而對(duì)電路電流進(jìn)行分流﹐使LED工作于恒流狀態(tài)﹐從而避免LED因瞬間高壓而損壞。圖5在圖5電路中﹐C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2組成電源初級(jí)濾波電路﹐能將輸入瞬間高壓濾除﹐C2﹑R2組成降壓電路﹐C3﹑C4﹑L2﹑及壓敏電阻組成整流后的濾波電路。此電路采用雙重濾波電路﹐能有效地保護(hù)LED不被擊穿損壞。 圖6圖6是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容降壓應(yīng)用電路﹐電路中利用兩只反并聯(lián)的LED對(duì)降壓后的交流電壓進(jìn)行整流﹐可以廣泛應(yīng)用于夜光燈﹑按鈕指示燈﹐要求不高的位置指示燈等場(chǎng)合。2．5 整流電路將交流電壓變換為單向脈動(dòng)的直流電壓。在穩(wěn)壓電源中一般用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓UI。UI與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為：在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為： 流過每只二極管的平均電流為：其中：R為整流濾波電路的負(fù)載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿足：其中：T = 20ms是50Hz交流電壓的周期。 注意事項(xiàng)2．6．1發(fā)光二極管發(fā)光二極管的亮度與其工作電流If有關(guān)，一般當(dāng)If=1mA時(shí)起輝。隨著lf的增加亮度不斷增大。但當(dāng)lf≥5mA后．亮度增加不顯著。另外，發(fā)光二極管的最大工作電流一般為20～30mA，超過此值將損壞發(fā)光二極管。因此，工作電流lF應(yīng)在5～20mA范圍內(nèi)選擇，為節(jié)省電能,一般選擇lf=5mA。 160
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