LED驅(qū)動(dòng)電源原理

1、LED驅(qū)動(dòng)電源原理本文介紹LED驅(qū)動(dòng)電源原理超高亮LED的特性（圖1 ）為正向電流（IF）和正向壓降（VF）的關(guān)系曲線，由曲線可知，當(dāng)正向電壓超過(guò)某個(gè)閾值（約2V），即通常所說(shuō)的導(dǎo)通電壓之后，可近似認(rèn)為，IF與VF成正比。見(jiàn)表是當(dāng)前主要超高亮LED的電氣特性。由圖可知，當(dāng)前超高亮LED的最高IF可達(dá)1A，而VF通常為24V。建4030100HPVit I LF：1>（圖1）由于LED的光特性通常都表述為電流的函數(shù)，而不是電壓的函數(shù)，（圖2）是光通量（©V與IF的關(guān)系曲線，因此，采用恒流源驅(qū)動(dòng)可以更好地控制亮度。此外，LED的正向壓降變化范圍比較大 （最大可達(dá)1V以上），而由（圖

2、1）中的VF-IF曲線可知，VF的微小變化會(huì)引起較大的，IF變化，從而引起亮度的較大變化。所以，采用恒壓源驅(qū)動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響 LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅(qū)動(dòng)。（圖2）（圖3 ）是LED的溫度與光通量（©V慶系曲線，由（圖 3）可知光通量與溫度成反比，85 C時(shí)的光通量是 25 C時(shí)的一半，而一 40 C時(shí)光輸出是25 C時(shí)的1.8倍。溫度的變化對(duì) LFD的波長(zhǎng)也有一些影響，因此，良好的散熱 是LED保持恒定亮度的前提。（圖3）是LED的溫度與光通量（©V關(guān)系曲線。（圖3）一般LED驅(qū)動(dòng)電路介紹由于受到LED功率水平的限

3、制，通常需同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED以滿足亮度需求，因此，需要專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)點(diǎn)亮LED。下面簡(jiǎn)要介紹 LED概念型驅(qū)動(dòng)電路。阻限流電路如（圖4）所示，電阻限流驅(qū)動(dòng)電路是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，限流電阻按下式計(jì)算。（圖4）式中:Vin為電路的輸入電壓：IF為IED的正向電流；VF為L(zhǎng)ED在正向電流IF時(shí)的壓降；VD為防反二極管的壓降（可選）；y為每串LED的數(shù)目；x為并聯(lián)LED的串?dāng)?shù)。由上圖可得LED的線性化數(shù)學(xué)模型為式中:Vo為單個(gè)LED的開(kāi)通壓降；Rs為單個(gè)LED的線性化等效串聯(lián)電阻。則上式限流電阻的計(jì)算可寫(xiě)為當(dāng)電阻選定后，電阻限流電路的IF與VF的關(guān)系為L(zhǎng)ED的電流也會(huì)跟隨變化，因此調(diào)節(jié)性能差。由上式

4、可知電阻限流電路簡(jiǎn)單，但是，在輸入電壓波動(dòng)時(shí)，通過(guò) 另外，由于電阻 R的接人損失的功率為 xRIF，因此效率低。 線性調(diào)節(jié)器介紹線性調(diào)節(jié)器的核心是利用工作于線性區(qū)的功率三極管或MOSFFET作為一動(dòng)態(tài)可調(diào)電阻來(lái)控制負(fù)載。線性調(diào)節(jié)器有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種。（圖5）a所示為并聯(lián)型線性調(diào)節(jié)器又稱(chēng)為分流調(diào)節(jié)器（圖中僅畫(huà)出了一個(gè) LED，實(shí)際上負(fù)載可以是多個(gè)LED串聯(lián)，下同），它與LED并聯(lián)，當(dāng)輸入電壓增大或者 LED減少時(shí)，通過(guò)分流調(diào)節(jié)器的電流將會(huì)增大，這將會(huì)增大 限流電阻上的壓降，以使通過(guò)LED的電流保持恒定。由于分流調(diào)節(jié)器需要串聯(lián)一個(gè)電阻，所以效率不高，并且在輸入電壓變化范圍比較寬的情況下很難做到恒

5、定 的調(diào)節(jié)。（圖5）b所示為串聯(lián)型調(diào)節(jié)器，當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)電阻增大， 以保持LED上的電壓（電流）恒定。（圖5）由于功率三極管或 MOSFET管都有一個(gè)飽和導(dǎo)通電壓，因此，輸入的最小電壓必須大于該飽和電壓與負(fù)載電壓之和，電路才能正確地工作。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器介紹上述驅(qū)動(dòng)技術(shù)不但受輸入電壓范圍的限制，而且效率低。在用于低功率的普通LED驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于電流只有幾個(gè)mA，因此損耗不明顯，當(dāng)用作電流有幾百mA甚至更高的高亮 LED的驅(qū)動(dòng)時(shí)，功率電路的損耗就成了比較嚴(yán)重的問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源是目前能量變換中效率最高的，可以達(dá)到90%以上。Buek、Boost和Buck- Boost等功率變換器都可以用于 LE

6、D的驅(qū)動(dòng)，只是為了滿足LED的恒流驅(qū)動(dòng)，采用檢測(cè)輸出電流而不是檢測(cè)輸出電壓進(jìn)行反饋控制。（圖6） （a）為采用Buck變換器的LED驅(qū)動(dòng)電路，與傳統(tǒng)的Buek變換器不同，開(kāi)關(guān)管S移到電感L的后面, 使得S源極接地，從而方便了S的驅(qū)動(dòng)，LED與L串聯(lián)，而續(xù)流二極管 D與該串聯(lián)電路反并聯(lián)，該驅(qū)動(dòng)電路不但簡(jiǎn)單而且不需要輸出濾波電容，降低了成本。但是，Buck變換器是降壓變換器，不適用于輸入電壓低或者多個(gè)LED串聯(lián)的場(chǎng)合。（圖6）（圖6）（b）為采用Boost變換器的LED驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)電感儲(chǔ)能將輸出電壓泵至比輸入電壓更高的期望值，實(shí) 現(xiàn)在低輸入電壓下對(duì) LED的驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是這樣的驅(qū)動(dòng)IC輸出可以并聯(lián)使用，有效的提高單顆LED功率。（圖6）（c）為采用Buck Boost變換器的LED驅(qū)動(dòng)電路。與 Buek電路類(lèi)似，該電路 S的源極可以直