LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈的設(shè)計(jì)與研制

王業(yè)菊， 章建良， 陳 磊， 楊建虎

（杭州時(shí)代照明電器有限公司，杭州 311400）

LED燈絲燈的飛速發(fā)展使其市場(chǎng)占有量越來(lái)越大，由于其360°發(fā)光,可以做成傳統(tǒng)白熾燈泡的外形,具有低能耗、光效高等特點(diǎn)而被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)白熾燈的理想光源。隨著燈絲燈電源設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的不斷發(fā)展，燈絲燈電源設(shè)計(jì)已從非調(diào)光電源迅速過渡為可調(diào)光。同時(shí)，傳統(tǒng)白熾燈安裝線路上，尤其是歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，多配置有調(diào)光系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)不同情境下亮度的自由調(diào)節(jié)。因此，相對(duì)于非調(diào)光燈絲燈，無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈在替代白熾燈等傳統(tǒng)光源方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

無(wú)頻閃可調(diào)光電源的設(shè)計(jì)對(duì)推動(dòng)白熾燈的更迭換代至關(guān)重要，也是LED燈絲燈能否得到快速發(fā)展和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的可調(diào)光燈絲燈電源多以開關(guān)電源和線性電源為主，尤其是線性調(diào)光電源，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積緊湊，更容易安裝在燈頭內(nèi)部而做成全玻璃燈泡，是目前可調(diào)光燈絲燈較為常用的一種電源方案。

然而，目前市場(chǎng)上存在的線性可調(diào)光燈絲燈電源多存在一定的頻閃問題，其原因在于普通線性調(diào)光燈絲燈的燈串與輸出電容并聯(lián)，而電路工作時(shí)有一段時(shí)間燈串的工作電流需要由輸出電容供應(yīng)，輸出電容會(huì)因電流的流出而降低電壓，從而導(dǎo)致工作電流下降，造成頻閃。光源的頻閃會(huì)影響人們的日常生活和情緒，甚至對(duì)人們的身心健康造成危害。因此，頻閃問題在一定程度上限制了燈絲燈在對(duì)照明質(zhì)量要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈的電源將供應(yīng)電容提到燈串與電流控制電路之前，從而保證燈絲上的電流恒流不變，降低頻閃。

1 整燈的設(shè)計(jì)

LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈的燈泡結(jié)構(gòu)與普通LED燈絲燈相同（圖1），LED燈絲數(shù)量為1～12根，LED燈絲裝架形式有交叉狀排列、傾斜平行排列、豎直狀排列等形式，LED燈絲可兩面涂覆熒光粉或LED燈絲的外表面全部涂覆熒光粉，裝架組件通過熱熔方式固定在芯柱的頂部。燈頭形式為E26、E27、E14、E12、B22d、B15d、E39或E40，玻殼形式為A型、B型、C型、G型、ST型、T型、PAR型或MR型。燈頭內(nèi)部充填有導(dǎo)熱材料，電源組件被導(dǎo)熱材料覆蓋，導(dǎo)熱材料可以是導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱硅膠或?qū)崮佔(zhàn)印?/p>

圖1 整燈結(jié)構(gòu)圖

2 電源的設(shè)計(jì)

2.1 LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈電源原理

LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈電源的電路原理為：電解電容C1和C2根據(jù)電解電容電壓的不同來(lái)調(diào)節(jié)燈絲電流，以實(shí)現(xiàn)燈絲的無(wú)頻閃功能，芯片U1為2082可控硅維持電流供給芯片，芯片U2為2082電流控制芯片。芯片U1和芯片U2根據(jù)LED燈絲的串并關(guān)系與橋堆DB1輸出的電壓進(jìn)行電壓的匹配計(jì)算，將額定電壓輸出到LED燈絲上面，該匹配計(jì)算方法為現(xiàn)有技術(shù)，不需要采用新軟件。放電電阻R5和R6與放電電容C3通過放電來(lái)實(shí)現(xiàn)可控硅調(diào)光時(shí)的維持電流，放電控制電阻R1通過芯片U1來(lái)控制維持電流，電壓控制二極管D2通過控制放電電阻的電壓，以防止電壓過高，使電源正常工作。燈絲電流采樣電阻通過芯片U1和芯片U2控制燈絲的電流，隔離二極管D1用于預(yù)防1號(hào)電解電容C1和2號(hào)電解電容C2反向放電，使電源正常工作。電容放電電阻R8用于1號(hào)電解電容C1和2號(hào)電解電容C2放電，防止關(guān)燈后燈不滅的問題，壓敏電阻MOV用于保護(hù)元器件不受雷擊影響（圖2）。

圖2 電源結(jié)構(gòu)圖

2.2 LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈電源設(shè)計(jì)

電源包括輸入L線L、輸入N線N、壓敏電阻MOV、1號(hào)芯片U1、2號(hào)芯片U2、1號(hào)電解電容C1、2號(hào)電解電容C2、1號(hào)放電電阻R5、2號(hào)放電電阻R6、放電電容C3、放電控制電阻R1、電壓控制二極管D2、橋堆DB1、1號(hào)燈絲電流采樣電阻R3、2號(hào)燈絲電流采樣電阻R4、隔離二極管D1、電容放電電阻R8、輸出正極LED+、輸出負(fù)極LED-、保險(xiǎn)絲電阻RL和PCB板。

燈絲電流采樣電阻由1號(hào)燈絲電流采樣電阻R3和2號(hào)燈絲電流采樣電阻R4組成，R3和R4并聯(lián)。

輸入L線L、壓敏電阻MOV、輸入N線N依次連接，輸入L線L、保險(xiǎn)絲電阻RL、橋堆DB1、輸入N線N依次連接。

橋堆D B 1 正極、隔離二極管D 1、輸出正極LED+、2號(hào)電解電容C2、輸出負(fù)極LED-、2號(hào)芯片U2、燈絲電流采樣電阻依次連接，燈絲電流采樣電阻與電壓控制二極管D2的正極和放電控制電阻R1連接。

橋堆DB1正極、1號(hào)放電電阻R5、2號(hào)放電電阻R6、1號(hào)芯片U1依次連接，1號(hào)芯片U1與電壓控制二極管D2的正極和放電控制電阻R1連接。

橋堆DB1正極、隔離二極管D1、1號(hào)電解電容C1正極依次連接，1號(hào)電解電容C1負(fù)極與電壓控制二極管D2的正極和放電控制電阻R1連接。

電容放電電阻R8與1號(hào)電解電容C1并聯(lián)。

電壓控制二極管D2的負(fù)極和放電控制電阻R1與橋堆DB1負(fù)極連接。

放電電容C3與1號(hào)放電電阻R5并聯(lián)。以上連接方式如圖3所示。

輸入L線L和輸入N線N分別用于與電源L線和電源N線連接，輸入L線L和輸入N線N用于電源輸入，通過點(diǎn)焊或焊錫方式與燈頭連接，實(shí)現(xiàn)電源組件與燈頭的電連接。保險(xiǎn)絲電阻還起到電源異常時(shí)保護(hù)外部電路的功能。

輸出正極LED+和輸出負(fù)極LED-通過點(diǎn)焊或焊錫方式分別與芯柱導(dǎo)絲正負(fù)極連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)電源組件與LED燈絲的電連接。

PCB板主要支撐元件，電源組件的元件通過焊接等方式固定在PCB板上。

3 產(chǎn)品研制成果

LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，涉及C35/G45/S14/A55/A60/A70/G80/ST58/ST64/G125/R125、透明、琥珀、涂白、磨砂、E26/E27、2 W/4 W/6 W/7 W等各種類型的各個(gè)規(guī)格，經(jīng)長(zhǎng)期壽命測(cè)試，其光通量高（表1），高功率因數(shù)，流明維持率高。相比于普通調(diào)光燈絲燈，無(wú)頻閃（表2）可調(diào)光燈絲燈調(diào)光性好，可實(shí)現(xiàn)照相機(jī)模式點(diǎn)燈無(wú)頻閃（表1、表2）。

圖3 電源電路設(shè)計(jì)圖

表1 LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈測(cè)試數(shù)據(jù)

表2 LED普通調(diào)光燈絲燈與無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈批量點(diǎn)燈調(diào)光測(cè)試對(duì)比

4 結(jié)論

LED無(wú)頻閃可調(diào)光燈絲燈因其光通量高，點(diǎn)燈時(shí)無(wú)頻閃，能更好地保護(hù)人眼不受傷害，為人們提供更加舒適的照明品質(zhì)，將逐漸替代普通調(diào)光燈絲燈及傳統(tǒng)照明，為節(jié)能減排發(fā)揮更大的作用。