偉大的美國商人和燈泡的發(fā)明者托馬斯·阿爾瓦·愛迪生曾經(jīng)說過：“我們將使電力變得如此便宜，以至于只有富人才會點(diǎn)蠟燭?！边@句話在今天確實(shí)應(yīng)驗(yàn)了。從小房子到鋪砌的道路再到大工業(yè)，我們可以注意到，太陽下山后，交流燈照亮了我們的環(huán)境。早期的照明系統(tǒng)采用不同類型的燈泡，如白熾燈，緊湊型熒光燈(CFL)等，但今天隨著LED照明技術(shù)的進(jìn)步，這些白熾燈和CFL燈泡很快被LED燈所取代。全球LED照明市場持續(xù)增長，2018年規(guī)模達(dá)到455.7億美元。

雖然眾所周知，LED燈的效率幾乎比白熾燈泡高90%，而且比其他交流燈泡壽命更長，但它仍然有一個缺點(diǎn)。也就是說，LED燈是由直流電壓驅(qū)動的，但我們所有的主電源都是交流的。這促使設(shè)計師使用一個叫做LED驅(qū)動器的額外組件，它只不過是一種交流到直流的轉(zhuǎn)換器。這個驅(qū)動器將交流電從市電轉(zhuǎn)換為合適的直流電壓，為LED燈供電。但是，隨后引入了交流無人驅(qū)動LED燈泡，它可以直接插入交流電源，而無需任何外部驅(qū)動模塊。在本文中，我們將了解更多關(guān)于無人駕駛LED系統(tǒng)及其隨時間發(fā)展的信息。

為什么是無人駕駛LED系統(tǒng)?

傳統(tǒng)大功率交直流開關(guān)LED驅(qū)動器的主要問題是與之相關(guān)的功率損耗。這些傳統(tǒng)的交流LED驅(qū)動器使用開關(guān)拓?fù)浜碗娮鑱砜刂芁ED電流，這種開關(guān)會產(chǎn)生熱量，從而降低系統(tǒng)的效率。此外，這種額外的電路導(dǎo)致燈泡的總成本增加。這就是為什么我們在上一篇文章中討論了低成本的LED驅(qū)動系統(tǒng)，甚至構(gòu)建了一個來測試其性能。

交流LED驅(qū)動器的另一個可怕的問題是閃爍效果。正如我們大多數(shù)人已經(jīng)注意到的，舊的LED驅(qū)動電路有一個閃爍的效果。在大多數(shù)情況下，這些傳統(tǒng)的交流LED驅(qū)動電路使用半正弦波，頻率是電源線的兩倍。這意味著，在50赫茲頻率的電力線中，它會產(chǎn)生近100次閃光，這些閃光可以被人眼檢測到，這是有害的。這應(yīng)該被消除。因此，引入了使用少量無源元件的現(xiàn)代技術(shù)來取代傳統(tǒng)的采用開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的交直流變換器。

無人駕駛交流LED燈-工作

無人駕駛LED系統(tǒng)有一種叫做交流LED光引擎的東西。但是，什么是交流LED光引擎呢?一般來說，發(fā)動機(jī)是用來把一種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的。例如，發(fā)動機(jī)用于將燃料產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為軸的運(yùn)動。類似地，交流LED光引擎用于將電能轉(zhuǎn)換為光的流明。

交流LED光引擎是一種機(jī)械裝置或電路板，其中安裝了LED芯片和所有電氣連接。它是一種現(xiàn)成的光源形式，可以很容易地固定在交流插座上。它有助于LED燈泡作為其他傳統(tǒng)燈具的直接替代品。

這種交流LED的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段。它首先簡單地將標(biāo)準(zhǔn)led串聯(lián)起來，以匹配led的組合正向電壓與最大交流輸入電壓。沒有任何驅(qū)動器就點(diǎn)亮那些led聽起來是個好主意，但它并不成功。這種設(shè)計有一個主要的缺點(diǎn)，交流電在每個周期將其極性從正變?yōu)樨?fù)，因此，在每個正循環(huán)中，led都是正向偏置的(打開)，但在每個負(fù)循環(huán)中，led都是反向偏置的，這使得它們關(guān)閉。

第一代無人駕駛led

那么解決方案是什么呢?此時，第一代無人駕駛交流LED燈問世，其中每段LED都被替換為反平行對，如下圖所示。

在上圖中，led以反平行的方式連接。在每一個正循環(huán)中，一對的一邊是正向偏置，另一邊是反向偏置，但在負(fù)循環(huán)中，狀態(tài)改變，其他led亮起。這里的電流受到一個高功率電阻R1的限制。

電路的正面是效率。效率非常高。通過電路的同相電流和電壓波形產(chǎn)生高功率因數(shù)。但是，盡管上面提到了積極的一面，第一代無人駕駛LED光引擎是失敗的。這是因?yàn)檩^差的閃爍指數(shù)和兩倍數(shù)量的led比要求。它產(chǎn)生一種閃光效果，很容易被人眼檢測到，并且在任何給定的時間內(nèi)，一半的使用led保持關(guān)閉狀態(tài)。

第二代無人駕駛led

針對這一缺點(diǎn)，開發(fā)了第二代無人駕駛交流LED發(fā)動機(jī)。這一次的目標(biāo)是降低LED計數(shù)。只有將交流轉(zhuǎn)換成直流才有可能。因此，在第二代無人駕駛交流LED光引擎中加入了橋式整流二極管。除了整流二極管外，電路中的一切都是不變的。

像之前一樣，電阻R1控制LED電流。現(xiàn)在每一個正負(fù)循環(huán)都通過led，使它們在兩個循環(huán)中都保持打開狀態(tài)。

第三代無人駕駛led

第三代交流LED發(fā)動機(jī)的引入提高了效率，并得到了增強(qiáng)的閃爍指數(shù)。電路中增加了開關(guān)控制器，可以單獨(dú)控制LED到一定的水平，其中電源線電壓與LED電壓相同。電流限制功能也可以在集成開關(guān)控制器中使用，并且可以使用外部組件重新配置。這樣的電路可以提供近80%的效率和0.30到0.35的閃爍指數(shù)。

第四代無人駕駛led

在第四代無人駕駛交流LED發(fā)動機(jī)中，取消了控制器，并使用無源元件來補(bǔ)償制造成本。此外，由于具有較高的功率因數(shù)和增強(qiáng)的閃爍指數(shù)，效率也很優(yōu)越。

該電路工作在兩個獨(dú)立的電流脈沖下，即電容性限制電流脈沖和電阻性限制電流脈沖。這些電流脈沖以一種LED串每半周期線電壓得到兩個電流脈沖的方式饋送到LED串中。下圖是第四代低功耗無人駕駛交流LED光引擎電路。

上述電路的工作原理非常有趣。在輸入交流的前半個周期中，電流通過電阻R1，最終對電容器C1充電，并通過第二串led返回到橋式整流二極管，對電容器C2和電阻R2充電。在負(fù)峰值期間，電容器C4相應(yīng)地放電C1和C2，并將電流推到第二串上。因此，在每個周期中，點(diǎn)亮LED串所需的電流并沒有完全流過電阻。幾乎40-50%的總電流通過電阻，通過減少散熱，將效率提高到90%。

led的輸入波形和輸入交流電壓可以在下圖中看到。

上圖顯示了三個圖：輸入電壓，左LED串電流和右LED串電流隨時間的變化。在230V線電壓下，LED串交替亮起。這是在毫秒范圍內(nèi)的一個非常快的轉(zhuǎn)變。

無人駕駛LED燈技術(shù)的優(yōu)勢

1. 這些無人駕駛的LED燈更容易制造。降低了成本，并且只需要很少的維護(hù)。

2. 由于改進(jìn)的閃爍指數(shù)，它可以用于高海灣燈。此外，辦公室、房間、教育部門也在使用無人駕駛的交流LED燈。

3. 移除LED驅(qū)動后，它啟用了重塑功能。LED產(chǎn)品可以制作成不同的形狀和尺寸。

4. 安裝方便快捷是無人駕駛交流LED燈的另一大特點(diǎn)。

無人駕駛LED燈制造商

無人駕駛交流LED燈今天賣得很火。不同的制造商正在生產(chǎn)不同類型的無人駕駛交流LED技術(shù)。中國是無人駕駛交流LED燈的主要供應(yīng)商之一。然而，有幾家公司也在生產(chǎn)具有高正向電壓和高流明的led。高正向電壓LED在無人駕駛交流LED系統(tǒng)中提供低元件計數(shù)。在這一領(lǐng)域受歡迎的無人駕駛交流LED制造商有Cree， LUMILEDS， SAMSUNG, NMB Technologies， Opulent等。

本文編譯自circuitdigest