2010-04-02
日光灯作为一种光亮柔和而有效的光源在全世界广受欢迎，无论是在家居、商店、办公室、学校、超市、医院、剧场，还是在商业冰柜、广告灯箱、地铁、人行隧道、人防工程、夜市灯饰照明•••只要需要照明的地方均可见到日光灯。传统的荧光日光灯其电源的利用率并不理想，所附镇流器功耗较大，开启时需要辅助高压，日光灯管内置的水银在废弃时无法处理，成为污染环境的公害。日光灯管的荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的汞（水银），因此日光灯管破裂后，跑出来的水银蒸气对人体的危害较大，权威资料显示： 汞蒸气达0.04至3毫克时，会使人在2至3月内慢性中毒；达1.2至8.5毫克量，会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。
网版张力计LED光源作为第四代新型节能光源诞生之时即被用来做各类灯具的发光光源。0.06W的白光LED草帽灯、食人鱼是最早被用在LED日光灯的发光灯条上的，每个LED日光灯管使用数量不等，约280-360颗。现在新一代的LED日光灯发光灯条使用从0.06W到1W、显为纯白、青白、暖白、冷白的贴片LED平面光源。水银滑环
节能省电是LED日光灯的最大特点，以T8日光灯为例，标称36W的荧光日光灯（CFL），其附加镇流器耗电8W，工作时实际耗电44W，照亮流明为420lm，使用寿命3千小时；而同样规格的LED日光灯，工作时实际耗电仅16W，照亮流明为550lm，使用寿命可达3万小时。
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PWM LED驱动控制器PT4107LED日光灯的LED灯条电源驱动方案有很多种，目前非隔离方案因其效率高而占主流，而用PWM LED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的又占绝大多数。PT4107是一个典型的PWM LED驱动控制器，其内部拓扑结构如图1。制作纪念章
图1 PT4107内部拓扑结构PT4107 是一款高压降压式PWM LED驱动控制器。通过外部电阻和内部的齐纳二极管，可以将经过整流的110V 或220V 交流电压钳位于20V。当Vin 上的电压超过欠压闭锁阈值18V后，芯片开始工作，按照峰值电流控制的模式来驱动外部的MOSFET。在外部MOSFET 的源端和地之间接入电流采样电阻。该电阻上的电压直接传递到PT4107 芯片的CS 端，当CS 端电压超过内部的电流采样阈值电压后，GATE 端的驱动信号终止，外部MOSFET 关断。阈值电压可以由内部设定，或者通过在LD 端施加电压来控制。如果要求软启动。可以在LD 端并联电容，以得到需要的电压上升速度，并和LED电流上升速度相一致。 PT4107的主要技术特点：从18V到450V的宽电压输入范围，恒流输出；采用频率抖动减少电磁干扰，利用随机源来调制振荡频率，这样可以扩展音频能量谱，扩展后的能量谱可以有效减小带内电磁干扰，降低系统级设计难度；可用线性及PWM调光，支持上百个0.06W LED的驱动应用，工作频率25KHz-300KHz，可通过外部电阻来设定。
PT4107封装如图2，各引脚功能如下：
1）GND 芯片接地端；
2）CS LED峰值电流采样输入端；
3）LD 线性调光接入端；
JING液灌溉系统4）RI 振荡电阻接入端；
5）ROTP 过温保护设定端；
6）PWMD PWM调光兼使能输入端，芯片内部有100K上拉电阻；
7）VIN 芯片电源端；
8）GATE 驱动外挂MOSFET栅极；
图2 PT4107封装
设计全电压20W日光灯开关恒流源以AC85V—245V全电压输入为例，采用PT4107 PWM LED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的主芯片，设计一个比较理想的应用电路方案如图3，全电路由抗浪涌保护、EMC滤波、全桥整流、无源功率因素校正（PFC）、降压稳压器、PWM LED驱动控制器、扩流恒流电路组成。升华仪
图3 全电压20W日光灯开关恒流源方案图 按此理念，设计成的全电压20W日光灯开关恒流源电原理图如图4所示。从AC220V看进去，交流市电入口接有1A保险丝FS1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC；之后是EMI滤波器，由L1、L2和CX1组成；BD1是整流全桥，内部是4个高压硅二极管；C1、C2、R1、D1～D3组成无源功率因数校正电路；PT4107芯片由T1、D4、C4、R2～R4组成的电子滤波器降压稳压后供电，这个滤波器输入阻抗很高，输出阻抗很小，整流后近300V直流高压经此三极管降压向PT4107Vin提供约18-20V稳定电压，确保芯片在全电压范围里稳定工作，而且这个电路不像先前方案的电阻降压电路耗能而且发烫； PWM控制芯片U1（PT4107）和功率MOS管Q1、镇流功率电感L3、续流二极管D5组成降压稳压电路，U1采集电流采样电阻R6～R9上的峰值电流，由内部逻辑在单周期内控制GATE脚信号的脉冲占空比进行恒流控制，输出恒流与D5、L3的续流电路合并向LED光源恒流供电，改变电阻R6～R9的阻值可改变整个电路的输出电流，但D5、L3也要随之改动。R5是芯片振荡电路的一部分，改变它可调节振荡频率；电位器RT在本电路中不是用来调光，而是用来微调恒流源的电流，使电路达到设计功率。由于器件的分散性，批量生产时每一块电源板的输出电流会略有不同，在生产线上可用此电位器来调整每块电源板的输出电流，为了保证已调好电源板的稳定性，一定要选用涡轮涡杆微调电位器，并在调好后滴胶固封。
本电路的参数是按22个0.06W LED串联，15串并联，驱动330个60毫瓦的白光LED负载设计的，每串的电流是17.8毫安，设计输出36-80V/25OmA。改变LED数量需要修正R6～R9的参数。
图4 全电压20W日光灯开关恒流源电原理图
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