隨著固態照明工業領域的興起與不斷改進，發光二極管(LED)因其具有高效、節能、壽命長、環保等特點，已成為現今照明技術的可選方案，並逐漸被應用於照明。促使人們關注LED照明技術的一個關鍵因素是，其大大降低了能源的消耗，並可實現長期可靠的工作。
    當然，采用LED照明，首先需要考慮的是其亮度、成本以及壽命。由於影響LED壽命的主要原因是其頻繁啟動瞬間的電流衝擊，外界的各種浪湧脈衝，以及正常工作時的電流限製等，筆者在本文介紹的電路綜合了這些因素，從電路設計上盡量避免大電流對LED照明燈具的衝擊，並將其工作電流穩定在某一範圍內，解決了目前LED照明燈具的亮度衰減問題，從而有效地延長其使用壽命。
    LED均采用直流驅動，因此在市電與LED之間需要加一個電源適配器即LED驅動電源。它的功能是把交流市電轉換成適合LED的直流電。通常驅動LED采用專用恒流源或者驅動芯片，容易受體積和成本等因素的限製，最經濟實用的方法就是采用電容降壓式電源。用它驅動小功率LED，具有不怕負載短路、電路簡單等優點，而且一個電路能驅動1～70個小功率LED(但是，這種電源電路啟動時的電流衝擊，尤其是頻繁啟動，會給LED造成破壞。當然，采取適當的保護便可避免這種衝擊)。
    電容降壓式電源的典型電路如圖1所示，C1為降壓電容器(采用金屬化聚丙烯電容)，R1為C1提供放電回路。電容C1為整個電路提供恒定的工作電流。電容C2為電解電容，其耐壓值取決於所串聯的LED的個數(約為其總電壓的1．5倍以上)，它的主要作用是抑製通電瞬間引起的電壓突變，從而降低電壓衝擊對LED壽命的影響。R4為電容C2的泄流電阻，其阻值應隨著LED個數的增加適當增加。
    需要注意的是，該電路必須根據負載的電流大小選取適當的電容，而不是依據負載的電壓和功率，通常降壓電容C1的容量C與負載電流Io的關係可近似認為：C=14.5Io，其中C的容量單位是uF，Io的單位是A。限流電容必須采用無極性電容，而且電容的耐壓值須在630V以上。
 
    由於電容降壓電源是一種非隔離式電源，在通電瞬間會產生很大的電流，也就是所謂的浪湧電流。此外，由於外界環境的影響(如雷擊) 電網係統會侵入各種浪湧信號，有些浪湧會導致LED的損壞。而LED抗浪湧電流和抗反向電壓能力都比較差，加強這方麵的保護也非常重要，尤其是有些LED燈裝在戶外(如LED路燈)。因此LED驅動電源要有抑製浪湧的侵入、保護LED不被損壞的能力。本電路用負溫度係數熱敏電阻來限製電流的突變，利用正溫度係數熱敏電阻自動調節電流大小，使之趨於某個特定的變化範圍，同時在電源輸入端並有瞬態電壓抑製器以避免電壓過載。

(一)負溫度係數熱敏電阻保護
    負溫度係數熱敏電阻簡稱NTC熱敏電阻，NTC是Negative Temperature Coefficient的縮寫(xie) ，意思是負的溫度係數，泛指負溫度係數很大的半導體(ti) 材料或元器件，限製浪湧電流的最簡單有效的方法是在線路輸入端串聯一隻NTC熱敏電阻，如圖1中的R2。由於(yu) 在冷啟動時，NTC熱敏電阻呈現高阻抗，因而使浪湧電流得到限製。而當電流的熱效應使NTC熱敏元件的溫度升高，NTC阻值急劇下降時，對係統的電流限製作用會(hui) 較小。由於(yu) NTC熱敏電阻在熱態下的阻抗並不是零，故會(hui) 產(chan) 生功率損耗，當然，這種損耗是很小的。

(二)正溫度係數熱敏電阻保護
    正溫度係數熱敏電阻PTC(Positive Temperature Coefficient)是指在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度係數的熱敏電阻。為(wei) 使電路中的電流在正常工作下趨於(yu) 穩定，本電路還采用了PTC熱敏電阻，如圖1中的R3。電流通過PTC熱敏電阻後引起溫度升高，即發熱體(ti) 的溫度上升，當超過居裏點溫度後，電阻增加，從(cong) 而限製電流增加，於(yu) 是電流的下降導致元件溫度降低，電阻值的減小又使電路電流增加，元件溫度又升高，周而複始，因此具有使溫度保持在特定範圍的功能。
    正常情況下，PTC元件串接在電路中，呈低阻狀態，保證電路正常工作；當電路發生短路或竄入異常大電流時，PTC元件的自熱使其阻抗增加把電流限製到足夠小，起到過電流保護作用。當產(chan) 生過電流的故障得到排除，PTC元件自動複原到低阻狀態。既避免了維護更換，也避免了可能引起電路損壞的持續循環的開閉狀態。

(三)瞬態電壓抑製器保護
    瞬態電壓抑製器(Transient Voltage Suppressor)，簡稱TVS，是在穩壓管基礎上發展起來的一種高效保護器件，主要用於(yu) 對電路元件進行快速過壓保護。當TVS管兩(liang) 極受到反向瞬態高能量衝(chong) 擊時，它能以10^-12s量級的速度將兩(liang) 極間的高阻抗變為(wei) 很低的阻抗，吸收高能量的浪湧，將兩(liang) 極間的電壓鉗位於(yu) 個(ge) 預定值，保護電子線路中的元器件免受各種浪湧脈衝(chong) 的衝(chong) 擊而損壞。
    對於(yu) 過壓保護這一方麵，本電路就是在電源輸入端並聯了TVS，如圖1中的VD3，這樣可以將電壓維持在TVS最大承受範圍之內(nei) ，當出現電壓高於(yu) TVS擊穿點的過壓現象時，可以讓電流流經TVS，借此保護LED照明燈具。
    實驗表明，將指針萬(wan) 用表串入電路後，在電路通電瞬間，指針突然偏轉大角度的現象得到明顯的改善，有效地防止了浪湧電流對LED的衝(chong) 擊。同時，啟動一段時間後，電流有所下降，並逐漸趨於(yu) 穩定。在器件的選用方麵，用1W的金屬膜電阻或線繞電阻代替NTC也可達到要求，過壓保護選用TVS或者壓敏電阻均可。在線路板設計方麵，需要注意的是，高壓輸入部分(即電源輸入端到整流橋部分)應盡量遠離後麵的負載電路，而且在允許的情況下，高壓輸入部分導線間的距離應保證在1 mm以上。