白光LED照明电路的应用实例
白光led照明电路采用白色发光二极管作为电光源。led照明灯可以说是本世纪最有发展前途的电光源之一，由于led固体电光源具有绿色环保、节能高效的明显优点，led照明电路的应用也越来越广泛。
led台灯电路
利用多个白光led组成led阵列，即可构成led台灯。图2-33所示为led台灯电路，电路中采用了20个高亮度白光led组成发光阵列，照明效果良好。
图2-33 led台灯电路
(1)白光led的发光原理
led(发光二极管)是一种将电能直接转换成光能的半导体器件。早期的led主要用作电子设备的指示灯。白光led的开发成功，使得led照明成为现实。
白光led的基本结构如图2-34所示，由蓝光led芯片与黄色荧光粉复合而成。蓝光led芯片在通过足够的正向电流时会发出蓝光，这些蓝光一部分被荧光粉吸收激发荧光粉发出黄光，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，最终得到白光。
图2-34 白光led基本结构
(2)驱动电路
电源变压器t和整流桥堆ur构成整流电路，将220v市电整流为18v直流电压，再经 c 滤波后作为照明电源。
20个led每5个串联成一串，共4串并联，组成台灯的照明阵列。这样安排的好处，一是5个led串联的总电流与一个led的电流相等，有利于降低总电流;二是4串led并联，如果有led损坏，不影响其他串led继续照明。
(3)恒流供电
为了进一步提高照明质量和效果，可以对led照明阵列实行恒流供电。图2-35所示为具有恒流源的led台灯电路，场效应管vt与电阻 r 构成恒流源。
图2-35 具有恒流源的led台灯电路
结型场效应管可以方便地构成恒流源，如图2-36所示。恒流原理是，如果通过场效应管的漏极电流 i d 因故增大，源极电阻 r s 上形成的负栅压也随之增大，迫使 i d 回落;如果通过场效应管的漏极电流 i d 因故减小，源极电阻 r s 上形成的负栅压也随之减小，迫使 i d 回升，最终使电流 i d 保持恒定。恒定电流 i d =
，式中 u p 为场效应管的夹断电压。
图2-36 场效应管恒流源
我们知道，led是电流驱动型器件，电流的变化会影响led的发光强度和光色。采用恒流源供电后，电源电压的波动将不再影响led的驱动电流，led的发光强度和光色得到稳定，照明质量和效果大大改善。
led路灯电路
图2-41所示为节能环保的led路灯电路，采用电容降压全波整流电源电路，200个白光led组成照明led阵列。
图2-41 led路灯电路
电路中， c 1 是降压限流电容，ur是整流全桥， c 2 是滤波电容， r 是led的限流电阻，fu是熔断器，s是电源开关。该电路简洁、可靠、效率高，工作原理如下。交流220v市电经 c 1 降压限流、ur全波整流、 c 2 滤波后，成为直流电压驱动led阵列发光。
led阵列的安排是，在空间排列上为20个×10列;在电气连接上每100个led相串联，共两串再并联。这样连接的优点是充分利用电容降压整流电源的空载电压高、输出电流较小的特性，100个led串联后管压降是单个led的100倍，而工作电流与单个led相同，提高了电源利用率，降低了总电流。
led手电筒电路
led手电筒是一种节能环保的便携式照明设备，它的前端安装有5～8个白光led作为电光源，使用电池供电。
1.5v手电筒仅用一节电池供电，体积小、重量轻。由于led自身具有近2v的管压降，1.5v并不能正常点亮led，因此升压电路是必需的。图2-42所示为具有升压功能的1.5v手电筒电路。
图2-42 1.5v手电筒电路
pnp晶体管vt 1 、npn晶体管vt 2 、储能电感l、反馈电容 c 、电阻 r 1 和 r 2 等构成升压电路，将电池提供的1.5v电压升压为3v电压，驱动led发光。vd 1 ～vd 8 为8个高亮度白光led。
电路是利用储能电感l的自感电动势实现升压的，现在我们来分析升压电路的工作原理。
接通电源后，pnp晶体管vt 1 因 r 1 提供基极偏流而导通，进而通过 r 2 使vt 2 也导通，将电感l和电容 c 的右端接电源负端。由于电容 c 两端电压不能突变，致使vt 1 (pnp管)因基极电位更低而进入深度饱和状态，并向vt 2 提供更大的基极偏流使其也进入深度饱和状态。这时1.5v电源经vt 1 发射极-基极向 c 充电。
随着 c 充电的完成，vt 1 (pnp管)因基极电位升高而退出饱和状态，并使vt 2 也退出饱和状态，vt 2 集电极电位升高又通过 c 反馈到vt 1 基极，导致两管迅速截止， c 开始放电。随着 c 放电的完成，两管退出截止，电路又回到初始状态。
如此周而复始形成振荡，晶体管vt 2 不断地导通、截止。在vt 2 导通时，电流流经电感l使其储能。在vt 2 截止时，电感l产生自感电动势，与1.5v电源电压叠加使led发光。
太阳能led手电筒电路
太阳能led手电筒利用光伏电池产生电能，储存于镍氢电池中，供白光led照明用，是一种几乎不消耗能源的绿色清洁照明设备。图2-46所示为太阳能led手电筒电路，采用6个高亮度白光led作为电光源，两节镍氢电池组成蓄电池组。
图2-46 太阳能led手电筒电路
在阳光照射下，光伏电池bp产生电能，经二极管vd 7 向蓄电池组gb充电。由于光伏电池产生的电流很小，属于涓流充电，因此省去了充电限流控制电路。vd 7 的作用是防止无光照时蓄电池组的电能向光伏电池倒流。
打开电源开关s后，蓄电池组gb便向白光led(vd 1 ～vd 6 )供电使其发光照明。 r 是vd 1 ～vd 6 的限流电阻。太阳能led手电筒在阳光、灯光下均能充电，甚至在阴雨天的光照下也能充电，使用十分方便。
led应急灯
应急灯的功能是在市电电源发生故障而失去照明时，自动提供临时的应急照明。led应急灯具有启动快、效率高的特点，广泛应用于机关、学校、商场、展览馆、影剧院、车站码头和机场等公共场所的应急照明。
图2-47所示为led应急灯电路图，包括整流电源、充电电路、市电检测、光控、电子开关和led照明灯等组成部分，图2-48所示为led应急灯方框图。
图2-47 led应急灯电路图
图2-48 led应急灯方框图
(1)整流电源与充电电路
电源变压器t、整流全桥ur和滤波电容 c 1 组成整流电源电路，将交流220v市电转换为9v直流电压，经 r 3 、vd 1 向6v蓄电池gb充电。 r 3 是充电限流电阻，vd 1 的作用是在市电停电时阻止蓄电池向整流电路倒灌电流。
(2)检测与控制电路
控制电路的核心是高速开关集成电路twh8778(ic)，其内部设有过压、过流、过热等保护电路，具有开启电压低、开关速度快、通用性强、外围电路简单的特点，并可方便地连接电压控制和光控等，特别适合电路的自动控制。
twh8778的第1脚为输入端，第2脚为输出端，第5脚为控制端。当控制端有1.6v以上的开启电压时，twh8778导通，电源电压从第2脚输出至后续电路。电阻 r 4 、 r 5 将输入端电压分压后，作为控制端的开启电压。
电阻 r 1 、 r 2 和晶体管vt 1 组成市电检测电路。市电正常时，滤波电容 c 1 上的9v直流电压经 r 1 、 r 2 分压后，使晶体管vt 1 导通，将 r 5 上的开启电压短路到地，twh8778因无开启电压而截止。市电因故停电时，晶体管vt 1 因无基极偏压而截止， r 5 上的开启电压使twh8778导通。
光敏晶体管vt 2 构成光控电路。白天光敏晶体管vt 2 有光照而导通，将 r 5 上的开启电压短路到地，twh8778因无开启电压而截止。夜晚光敏晶体管vt 2 无光照而截止， r 5 上的开启电压使twh8778导通。
(3)led照明光源
6个高亮度白光led(vd 2 ～vd 7 )组成照明灯，受电子开关twh8778控制。在市电检测电路和光控电路的共同作用下，市电正常时应急灯不亮，蓄电池充电。白天市电断电时应急灯仍不亮。只有在夜晚市电断电时，电子开关twh8778导通，应急灯才点亮。
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led台灯电路
利用多个白光led组成led阵列，即可构成led台灯。图2-33所示为led台灯电路，电路中采用了20个高亮度白光led组成发光阵列，照明效果良好。
图2-33 led台灯电路
(1)白光led的发光原理
led(发光二极管)是一种将电能直接转换成光能的半导体器件。早期的led主要用作电子设备的指示灯。白光led的开发成功，使得led照明成为现实。
白光led的基本结构如图2-34所示，由蓝光led芯片与黄色荧光粉复合而成。蓝光led芯片在通过足够的正向电流时会发出蓝光，这些蓝光一部分被荧光粉吸收激发荧光粉发出黄光，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，最终得到白光。
图2-34 白光led基本结构
(2)驱动电路
电源变压器t和整流桥堆ur构成整流电路，将220v市电整流为18v直流电压，再经 c 滤波后作为照明电源。
20个led每5个串联成一串，共4串并联，组成台灯的照明阵列。这样安排的好处，一是5个led串联的总电流与一个led的电流相等，有利于降低总电流;二是4串led并联，如果有led损坏，不影响其他串led继续照明。
(3)恒流供电
为了进一步提高照明质量和效果，可以对led照明阵列实行恒流供电。图2-35所示为具有恒流源的led台灯电路，场效应管vt与电阻 r 构成恒流源。
图2-35 具有恒流源的led台灯电路
结型场效应管可以方便地构成恒流源，如图2-36所示。恒流原理是，如果通过场效应管的漏极电流 i d 因故增大，源极电阻 r s 上形成的负栅压也随之增大，迫使 i d 回落;如果通过场效应管的漏极电流 i d 因故减小，源极电阻 r s 上形成的负栅压也随之减小，迫使 i d 回升，最终使电流 i d 保持恒定。恒定电流 i d =
，式中 u p 为场效应管的夹断电压。
图2-36 场效应管恒流源
我们知道，led是电流驱动型器件，电流的变化会影响led的发光强度和光色。采用恒流源供电后，电源电压的波动将不再影响led的驱动电流，led的发光强度和光色得到稳定，照明质量和效果大大改善。
led路灯电路
图2-41所示为节能环保的led路灯电路，采用电容降压全波整流电源电路，200个白光led组成照明led阵列。
图2-41 led路灯电路
电路中， c 1 是降压限流电容，ur是整流全桥， c 2 是滤波电容， r 是led的限流电阻，fu是熔断器，s是电源开关。该电路简洁、可靠、效率高，工作原理如下。交流220v市电经 c 1 降压限流、ur全波整流、 c 2 滤波后，成为直流电压驱动led阵列发光。
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led手电筒电路
led手电筒是一种节能环保的便携式照明设备，它的前端安装有5～8个白光led作为电光源，使用电池供电。
1.5v手电筒仅用一节电池供电，体积小、重量轻。由于led自身具有近2v的管压降，1.5v并不能正常点亮led，因此升压电路是必需的。图2-42所示为具有升压功能的1.5v手电筒电路。
图2-42 1.5v手电筒电路
pnp晶体管vt 1 、npn晶体管vt 2 、储能电感l、反馈电容 c 、电阻 r 1 和 r 2 等构成升压电路，将电池提供的1.5v电压升压为3v电压，驱动led发光。vd 1 ～vd 8 为8个高亮度白光led。
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接通电源后，pnp晶体管vt 1 因 r 1 提供基极偏流而导通，进而通过 r 2 使vt 2 也导通，将电感l和电容 c 的右端接电源负端。由于电容 c 两端电压不能突变，致使vt 1 (pnp管)因基极电位更低而进入深度饱和状态，并向vt 2 提供更大的基极偏流使其也进入深度饱和状态。这时1.5v电源经vt 1 发射极-基极向 c 充电。
随着 c 充电的完成，vt 1 (pnp管)因基极电位升高而退出饱和状态，并使vt 2 也退出饱和状态，vt 2 集电极电位升高又通过 c 反馈到vt 1 基极，导致两管迅速截止， c 开始放电。随着 c 放电的完成，两管退出截止，电路又回到初始状态。
如此周而复始形成振荡，晶体管vt 2 不断地导通、截止。在vt 2 导通时，电流流经电感l使其储能。在vt 2 截止时，电感l产生自感电动势，与1.5v电源电压叠加使led发光。
太阳能led手电筒电路
太阳能led手电筒利用光伏电池产生电能，储存于镍氢电池中，供白光led照明用，是一种几乎不消耗能源的绿色清洁照明设备。图2-46所示为太阳能led手电筒电路，采用6个高亮度白光led作为电光源，两节镍氢电池组成蓄电池组。
图2-46 太阳能led手电筒电路
在阳光照射下，光伏电池bp产生电能，经二极管vd 7 向蓄电池组gb充电。由于光伏电池产生的电流很小，属于涓流充电，因此省去了充电限流控制电路。vd 7 的作用是防止无光照时蓄电池组的电能向光伏电池倒流。
打开电源开关s后，蓄电池组gb便向白光led(vd 1 ～vd 6 )供电使其发光照明。 r 是vd 1 ～vd 6 的限流电阻。太阳能led手电筒在阳光、灯光下均能充电，甚至在阴雨天的光照下也能充电，使用十分方便。
led应急灯
应急灯的功能是在市电电源发生故障而失去照明时，自动提供临时的应急照明。led应急灯具有启动快、效率高的特点，广泛应用于机关、学校、商场、展览馆、影剧院、车站码头和机场等公共场所的应急照明。
图2-47所示为led应急灯电路图，包括整流电源、充电电路、市电检测、光控、电子开关和led照明灯等组成部分，图2-48所示为led应急灯方框图。
图2-47 led应急灯电路图
图2-48 led应急灯方框图
(1)整流电源与充电电路
电源变压器t、整流全桥ur和滤波电容 c 1 组成整流电源电路，将交流220v市电转换为9v直流电压，经 r 3 、vd 1 向6v蓄电池gb充电。 r 3 是充电限流电阻，vd 1 的作用是在市电停电时阻止蓄电池向整流电路倒灌电流。
(2)检测与控制电路
控制电路的核心是高速开关集成电路twh8778(ic)，其内部设有过压、过流、过热等保护电路，具有开启电压低、开关速度快、通用性强、外围电路简单的特点，并可方便地连接电压控制和光控等，特别适合电路的自动控制。
twh8778的第1脚为输入端，第2脚为输出端，第5脚为控制端。当控制端有1.6v以上的开启电压时，twh8778导通，电源电压从第2脚输出至后续电路。电阻 r 4 、 r 5 将输入端电压分压后，作为控制端的开启电压。
电阻 r 1 、 r 2 和晶体管vt 1 组成市电检测电路。市电正常时，滤波电容 c 1 上的9v直流电压经 r 1 、 r 2 分压后，使晶体管vt 1 导通，将 r 5 上的开启电压短路到地，twh8778因无开启电压而截止。市电因故停电时，晶体管vt 1 因无基极偏压而截止， r 5 上的开启电压使twh8778导通。
光敏晶体管vt 2 构成光控电路。白天光敏晶体管vt 2 有光照而导通，将 r 5 上的开启电压短路到地，twh8778因无开启电压而截止。夜晚光敏晶体管vt 2 无光照而截止， r 5 上的开启电压使twh8778导通。
(3)led照明光源
6个高亮度白光led(vd 2 ～vd 7 )组成照明灯，受电子开关twh8778控制。在市电检测电路和光控电路的共同作用下，市电正常时应急灯不亮，蓄电池充电。白天市电断电时应急灯仍不亮。只有在夜晚市电断电时，电子开关twh8778导通，应急灯才点亮。
Shell命令编程实践指南
PLC触摸屏的作用_触摸屏是怎样控制PLC的
手机与大屏电视哪个才是MiniLED的核心赛道
9种Linux下常用的9种代码比对工具
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白光LED照明电路的应用实例
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