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[家电] 严控温度与光衰,长寿命LED驱动电路

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发表于 2021-8-13 18:20:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致,我们都是技术控

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来新站一直没发过文章,发一个原创的版主能加精不?

一、 背景信息
09年买房开始就一直使用LED灯(当年觉得LED虽然贵但寿命长省电,现在看图样图森破),从最开始的小功率草帽、车铝散热筒灯、到各种铝基板贴片、再到现在的大功率COB,基本都用过。但用的越多,发现现在的LED越来越水了,寿命越来越短,而且你很难买到直接用5年不坏的灯了,就算相对贵的大牌灯,能用2年就很不错了。
这里面主要是商业利益的问题,而不是LED本身的问题。
个人这10几年一直修灯换灯改造灯,去年做了几个大功率灯,把家里的旧LED都换了,现在用了大半年了,效果很好,现在分享给需要的人

早期LED灯,失效的主要原因是LED芯片损坏。因为那时LED技术没现在成熟,一致性差,而且散热结构也不好,容易因为冲击电压或散热导致个别LED芯片损坏,一般换掉损坏的LED管就可以继续用。我09年花320元买了48W草帽LED灯,其中两个一直用到2020年,光度已经降低到当初的大约1/4,但这个灯是我用过寿命最长的灯了。
现在的LED灯,失效的主要原因是就是过热导致的LED或驱动元件损坏。LED芯片本身的质量特别是光效相对早期提升很多。
我个人使用,都会改造驱动或灯板,降低功率,也能用2年以上,但几年后光衰也严重了,主要还是现在的灯板散热不行,铝基板都很小,设计就是为了只能用1-2年。

二、电路设计
LED灯要长寿命,温度控制是关键,必须做好散热,并保证电路效率高,减少发热。
我的设计目标是:单个灯功率1-30WLED芯片温升20度左右,可用感应模块控制。
原始电路参考:http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=597251 基本思路就是高压晶体管限流避免开灯时冲击电压击穿LED,后面正常工作就利用电容限流,电路效率高,但这个功率小。
下面是我做了大功率改进的电路,换成高压MOS限流,并增加光耦用于自动控制。
去除了原电路的电解电容,这样开启瞬间冲击电流小,增加降压电容寿命,并去除电解电容寿命的短板。
电路效率在98%,秒杀市面的LED商品灯,缺点就是不是恒流的,我是没感到有什么差异。
功率因数在50%左右,这时单位降压电容容量的有效功率是最大的。
file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4AF8.tmp.jpg
电路图
屏幕截图 2021-08-13 125928.png
file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4AF9.tmp.jpg
电路波形
屏幕截图 2021-08-13 132132.png
Multisim14仿真文件( 长寿命容阻LED_简化.7z (323.93 KB, 下载次数: 6)

DIY建议:
1LED灯板不能用低压的,一定要用高压灯板(至少60V),建议30管以上,最好50管(功率因数50%,有效功率最大)。功率因数太低,大功率下峰值电流大容易烧LED
2,通过C1大小控制功率,C1用多个CBB或安规电容并联
3,整体功率不要超过灯板额定功率的50%,避免峰值电流击穿,同时光效更高
4,多灯板并联,要测量一致性,一致性不好,大功率下容易烧LED
512W以下,MOS可以降低为1N60R1要相应增大,保证限流精度。
6,示例电路中MOSVTO=3.7V,实际需要测量,并适当调整R1。要确保MOS启动1秒后工作在饱和导通状态,温升不应超过20度。
7C1>=400V CBB或安规电容,C3C7>=600V高压瓷片,C2用普通50V瓷片
8MOS最低可以使用400V的,不过最好硅桥前面加个400V的压敏,防开关不良抖动导致的额外冲击电压。

三、实际效果
灯板采用50C大概50W COB、采用显卡风扇主动散热(都是从老王那里淘的几块钱的电子垃圾),总功率20W左右。
驱动电路很简单,直接洞洞板搭建,加透明硅胶防护,固定在风扇上。
风扇驱动电流小,夜深人静时仔细才能听到声音。

file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4AFB.tmp.png
IMG_20201123_190031.jpg
正面
IMG_20201123_190059.jpg
file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4AFC.tmp.png
背面
IMG_20201123_190203.jpg
file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4B0C.tmp.png
加微波传感器
IMG_20201123_193656.jpg

file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4B0D.tmp.png
环境温度,去年11月拍摄的
IMG_20201123_194002.jpg
file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4B0E.tmp.png
散热器铝板稳定后温度
IMG_20201123_193903.jpg

file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4B0F.tmp.png
LED核心稳定后温度,大约温升23度。
IMG_20210813_175922.jpg

file:///A:\TEMP\ksohtml\wps4B10.tmp.png
目前已使用大约9个月,未测出光衰。
完毕。



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发表于 2021-8-13 20:15:43 | 显示全部楼层
看过出口的高端灯条都是led降额使用,用0.5W的贴片五并当做一瓦的用,然后驱动是无频闪是,温度很低,寿命很长!
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发表于 2021-8-13 21:32:43 | 显示全部楼层
我们工厂 装的 LED灯   质量不错!!     每天亮  14小时!!  连续工作 5年都不坏!!

48V 供电    拆解过驱动!! 做工相当好

总结2点   散热  降频使用
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发表于 2021-8-13 21:56:54 | 显示全部楼层
便宜的灯板都是虚标严重,驱动垃圾的,能用一两年都是不错了的
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发表于 2021-8-14 00:17:24 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
看来你并不清楚LED灯的最高工作温度,你要测温升,要考虑环境的最高温度,比如有的地方,温度能达到45℃,你再温升20℃,已经超过最高工作温度了,你知不知道?还有你这工频下的驱动,是最差的假恒流驱动,有没有测过频闪?最后,说说总的工作电压,应该是低的好,很多模块化的LED灯珠,是10串联,工作电压少于33V,然后再根据功率并联。你倒好,大于60V,干麻不直接220呢,这样限流电容就可以选耐压低的了。
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发表于 2021-8-14 09:53:53 | 显示全部楼层
怀念以前的H形三基色灯管,用过几年没问题,换根灯管10多块钱
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 楼主| 发表于 2021-8-14 10:18:39 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
zj97czb 发表于 2021-8-14 00:17
看来你并不清楚LED灯的最高工作温度,你要测温升,要考虑环境的最高温度,比如有的地方,温度能达到45℃, ...

1,温升是相对值和环境温度无关,只与电路耗散功率和热阻有关。
2,商品灯的led温升普遍都在40度以上,驱动电路温升更大,这个电路led实测23度秒杀大部分商品灯了,驱动电路温升低于10度没有商品灯可以比的上
3,没说这电路是恒流,100hz三角波形那么大一张图,人眼无感
4,大功率下用高压灯珠是模拟和实测验证的,道理也说了,不是瞎说
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发表于 2021-8-14 10:52:00 | 显示全部楼层
总之便宜的LED不要要求它了……
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发表于 2021-8-14 10:53:19 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
一是电路,二是散热
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发表于 2021-8-14 12:43:11 | 显示全部楼层
现在市面上E27的普通LED灯。开一分钟都外壳烫手了,15w20元,频闪严重。
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发表于 2021-8-14 13:26:45 | 显示全部楼层
kengdxy 发表于 2021-8-14 12:43
现在市面上E27的普通LED灯。开一分钟都外壳烫手了,15w20元,频闪严重。

几元包邮的灯能亮就行,这种最受市场欢迎,反倒是老实按照标准做的由于价格偏高卖不出去退出市场。
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发表于 2021-8-15 16:40:19 | 显示全部楼层
这微波传感器超级灵敏。不管是人还是其它小东西的的移动都能感应到,楼主有没有把微波感应器的电容改了啊?改成多大的电容降低它的感应度?效果怎样?
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 楼主| 发表于 2021-8-15 19:49:33 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
tigger09 发表于 2021-8-15 16:40
这微波传感器超级灵敏。不管是人还是其它小东西的的移动都能感应到,楼主有没有把微波感应器的电容改了啊? ...

这个模块是rcwl 0516
接电容的是控制触发保持时间的,不接大约维持2秒,100n大约半分钟
r-gn那个地方接电阻可以控制灵敏度,接1M电阻大约降低1半
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发表于 2021-8-15 20:44:29 | 显示全部楼层
我和你一样的看法,但是我做法简单直接,就是换采样电阻降一半功率,然后所有垃圾灯都能安稳用了。
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发表于 2021-8-15 21:02:09 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
测温升应该说没啥问题,问题是商品灯一般都会密封起来,至少加个罩子,空气流通相对较差,所以实际使用,估计会再升个10度左右吧。

最后,一般的球状灯泡,散热做的再不错的,夏天的表温估计也得60度往上:giggle:
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 楼主| 发表于 2021-8-15 23:43:47 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
rush 发表于 2021-8-15 20:44
我和你一样的看法,但是我做法简单直接,就是换采样电阻降一半功率,然后所有垃圾灯都能安稳用了。 ...

我之前基本也是这样做的,降了大约1/3,用了3-4年光衰严重但没坏。有条件测下led表面温升,20度左右保证可用5年
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 楼主| 发表于 2021-8-15 23:58:20 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
283367161 发表于 2021-8-15 21:02
测温升应该说没啥问题,问题是商品灯一般都会密封起来,至少加个罩子,空气流通相对较差,所以实际使用,估 ...

你说的没错,即使是车铝球泡5w灯我改造为不到1.5w,温升才能降到20度。
所以这种灯现在基本都很少见了,成本高效果一般。
现在的球泡都是短命鬼,而且很难改造

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发表于 2021-8-20 21:28:07 | 显示全部楼层
你的led伤眼不?我换了led背光的显示器后就近视了。:cry:
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 楼主| 发表于 2021-8-21 15:46:25 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
qy6120 发表于 2021-8-20 21:28
你的led伤眼不?我换了led背光的显示器后就近视了。

我中学时近视的,那时白光led还没发明呢。古代也有近视的,那时灯泡都没有。
近视和灯光没有直接关系,用眼疲劳,不卫生造成的。
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