LED无频闪可调光灯丝灯的设计与研制

王业菊， 章建良， 陈 磊， 杨建虎

（杭州时代照明电器有限公司，杭州 311400）

LED灯丝灯的飞速发展使其市场占有量越来越大，由于其360°发光,可以做成传统白炽灯泡的外形,具有低能耗、光效高等特点而被认为是替代传统白炽灯的理想光源。随着灯丝灯电源设计及制造技术的不断发展，灯丝灯电源设计已从非调光电源迅速过渡为可调光。同时，传统白炽灯安装线路上，尤其是欧美等一些发达国家，多配置有调光系统，以实现不同情境下亮度的自由调节。因此，相对于非调光灯丝灯，无频闪可调光灯丝灯在替代白炽灯等传统光源方面有其独特的优势。

无频闪可调光电源的设计对推动白炽灯的更迭换代至关重要，也是LED灯丝灯能否得到快速发展和推广应用的关键。目前市场上出现的可调光灯丝灯电源多以开关电源和线性电源为主，尤其是线性调光电源，由于其结构简单，体积紧凑，更容易安装在灯头内部而做成全玻璃灯泡，是目前可调光灯丝灯较为常用的一种电源方案。

然而，目前市场上存在的线性可调光灯丝灯电源多存在一定的频闪问题，其原因在于普通线性调光灯丝灯的灯串与输出电容并联，而电路工作时有一段时间灯串的工作电流需要由输出电容供应，输出电容会因电流的流出而降低电压，从而导致工作电流下降，造成频闪。光源的频闪会影响人们的日常生活和情绪，甚至对人们的身心健康造成危害。因此，频闪问题在一定程度上限制了灯丝灯在对照明质量要求较高场合的应用。LED无频闪可调光灯丝灯的电源将供应电容提到灯串与电流控制电路之前，从而保证灯丝上的电流恒流不变，降低频闪。

1 整灯的设计

LED无频闪可调光灯丝灯的灯泡结构与普通LED灯丝灯相同（图1），LED灯丝数量为1～12根，LED灯丝装架形式有交叉状排列、倾斜平行排列、竖直状排列等形式，LED灯丝可两面涂覆荧光粉或LED灯丝的外表面全部涂覆荧光粉，装架组件通过热熔方式固定在芯柱的顶部。灯头形式为E26、E27、E14、E12、B22d、B15d、E39或E40，玻壳形式为A型、B型、C型、G型、ST型、T型、PAR型或MR型。灯头内部充填有导热材料，电源组件被导热材料覆盖，导热材料可以是导热硅脂、导热硅胶或导热腻子。

图1 整灯结构图

2 电源的设计

2.1 LED无频闪可调光灯丝灯电源原理

LED无频闪可调光灯丝灯电源的电路原理为：电解电容C1和C2根据电解电容电压的不同来调节灯丝电流，以实现灯丝的无频闪功能，芯片U1为2082可控硅维持电流供给芯片，芯片U2为2082电流控制芯片。芯片U1和芯片U2根据LED灯丝的串并关系与桥堆DB1输出的电压进行电压的匹配计算，将额定电压输出到LED灯丝上面，该匹配计算方法为现有技术，不需要采用新软件。放电电阻R5和R6与放电电容C3通过放电来实现可控硅调光时的维持电流，放电控制电阻R1通过芯片U1来控制维持电流，电压控制二极管D2通过控制放电电阻的电压，以防止电压过高，使电源正常工作。灯丝电流采样电阻通过芯片U1和芯片U2控制灯丝的电流，隔离二极管D1用于预防1号电解电容C1和2号电解电容C2反向放电，使电源正常工作。电容放电电阻R8用于1号电解电容C1和2号电解电容C2放电，防止关灯后灯不灭的问题，压敏电阻MOV用于保护元器件不受雷击影响（图2）。

图2 电源结构图

2.2 LED无频闪可调光灯丝灯电源设计

电源包括输入L线L、输入N线N、压敏电阻MOV、1号芯片U1、2号芯片U2、1号电解电容C1、2号电解电容C2、1号放电电阻R5、2号放电电阻R6、放电电容C3、放电控制电阻R1、电压控制二极管D2、桥堆DB1、1号灯丝电流采样电阻R3、2号灯丝电流采样电阻R4、隔离二极管D1、电容放电电阻R8、输出正极LED+、输出负极LED-、保险丝电阻RL和PCB板。

灯丝电流采样电阻由1号灯丝电流采样电阻R3和2号灯丝电流采样电阻R4组成，R3和R4并联。

输入L线L、压敏电阻MOV、输入N线N依次连接，输入L线L、保险丝电阻RL、桥堆DB1、输入N线N依次连接。

桥堆D B 1 正极、隔离二极管D 1、输出正极LED+、2号电解电容C2、输出负极LED-、2号芯片U2、灯丝电流采样电阻依次连接，灯丝电流采样电阻与电压控制二极管D2的正极和放电控制电阻R1连接。

桥堆DB1正极、1号放电电阻R5、2号放电电阻R6、1号芯片U1依次连接，1号芯片U1与电压控制二极管D2的正极和放电控制电阻R1连接。

桥堆DB1正极、隔离二极管D1、1号电解电容C1正极依次连接，1号电解电容C1负极与电压控制二极管D2的正极和放电控制电阻R1连接。

电容放电电阻R8与1号电解电容C1并联。

电压控制二极管D2的负极和放电控制电阻R1与桥堆DB1负极连接。

放电电容C3与1号放电电阻R5并联。以上连接方式如图3所示。

输入L线L和输入N线N分别用于与电源L线和电源N线连接，输入L线L和输入N线N用于电源输入，通过点焊或焊锡方式与灯头连接，实现电源组件与灯头的电连接。保险丝电阻还起到电源异常时保护外部电路的功能。

输出正极LED+和输出负极LED-通过点焊或焊锡方式分别与芯柱导丝正负极连接，来实现电源组件与LED灯丝的电连接。

PCB板主要支撑元件，电源组件的元件通过焊接等方式固定在PCB板上。

3 产品研制成果

LED无频闪可调光灯丝灯已实现大批量生产，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等各种类型的各个规格，经长期寿命测试，其光通量高（表1），高功率因数，流明维持率高。相比于普通调光灯丝灯，无频闪（表2）可调光灯丝灯调光性好，可实现照相机模式点灯无频闪（表1、表2）。

图3 电源电路设计图

表1 LED无频闪可调光灯丝灯测试数据

表2 LED普通调光灯丝灯与无频闪可调光灯丝灯批量点灯调光测试对比

4 结论

LED无频闪可调光灯丝灯因其光通量高，点灯时无频闪，能更好地保护人眼不受伤害，为人们提供更加舒适的照明品质，将逐渐替代普通调光灯丝灯及传统照明，为节能减排发挥更大的作用。