利用電感型轉(zhuǎn)換器提高LED照明效率

1、利用電感型轉(zhuǎn)換器進(jìn)步LED照明效率-LED技術(shù)論文(1)LED在的LCD背光中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)有假設(shè)干年了。如今其應(yīng)用正擴(kuò)展到大面積的LCD應(yīng)用，包括袖珍PC、汽車導(dǎo)航GPS、數(shù)字相框、可攜式DVD乃至筆記型計算機(jī)。LED也正開始取代家用的、汽車和其它通用光源的傳統(tǒng)白熾燈和鹵素光源。這一趨勢背后的驅(qū)動力是技術(shù)的快速進(jìn)步，包括LED更亮，效率更高，價格更具競爭才能。實際上使用LED的理由很簡單，就是它們具有高可靠性和更長的壽命，在不需要更換的地方為終端用戶提供免維護(hù)的產(chǎn)品。 為了在LCD應(yīng)用中提供均勻的背光，幾個白色LED通常沿著LCD的一個邊安裝。LED的數(shù)量正比于LCD的尺寸。對于中等尺寸(7

2、-10英T_x000B_)，通常共使用20-40個LED。這些LED通常被連接成平行的3個或更多的LED串。為了減少連接點(diǎn)，許多LCD只提供一個2端接口。這里，所有的LED串必須在內(nèi)部平行連接，然后連接到一個單電源上。 驅(qū)動類型 為了在中等LCD尺寸的應(yīng)用中獲得所期望的亮度，要求驅(qū)動器在所有的工作條件下可以為LED提供一個可調(diào)整的電流。通常，采用兩種LED驅(qū)動技術(shù)：即容性電荷泵和基于電感的交換式穩(wěn)壓器。本文將集中討論可以為LED提供1-6W功率的電感式轉(zhuǎn)換器LED驅(qū)動電路。電荷泵型LED驅(qū)動如今在和其它小尺寸的LCD背光應(yīng)用中普遍使用，原因在于它們的高亮度、低本錢和實現(xiàn)容易。電荷泵所需要的外部

3、零組件只有3只或4只電容，且沒有電感。不過，其輸出功率有限。 雖然一些大功率快閃型LED電荷泵可以提供高達(dá)2W的功率，其輸出電壓最大只能到6V，因此無法驅(qū)動2只以上串聯(lián)的LED。電荷泵中的通道數(shù)量(通常為6個)決定了LED的數(shù)量。由于更多的通道意味著需要更多的接腳和更大的封裝，因此電荷泵限制了在中等尺寸面板中的應(yīng)用。LED正向電壓(VF)，LED電流以及電源電壓范圍的不同組合，決定了所需的電感型轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動器的類型，LED VF隨著電流、溫度和LED型號的不同而變化。出如今最低溫度時的最大VF是選擇LED驅(qū)動電路構(gòu)造的關(guān)鍵參數(shù)，通常是在線性構(gòu)造、降壓或升壓構(gòu)造中進(jìn)展選擇。本文中假定最大VF為

4、3.8V。 中選擇LED驅(qū)動IC時，關(guān)鍵參數(shù)包括開關(guān)電流極限、最大輸出電壓，以及需要保護(hù)開路LED條件所需的過壓保護(hù)閾值等。像電感和電容這類外部零組件也需要仔細(xì)選擇。 應(yīng)用實例 以8英T_x000B_的LCD模塊為例，包括總共9串(每串3只)白色LED組成的背光(圖1)。LED串的總電壓(LED的VF為3.3V)通常為10V(3×3.3V)。每只LED的電流為20mA，那么總驅(qū)動電流為180mA(9×20)，LED總功耗為1.8W。用一個AC電源配接器提供一個5V電源。一個基于電感的LED驅(qū)動器非常適用于該應(yīng)用。 圖1：8英T_x000B_LCD模塊背光電路。首先計算處理2

5、W的負(fù)載需要多大的開關(guān)電流。假定效率為80%，輸入電流等于Vout×Iout/Vin×效率=10×0.18/5×0.8=450mA。CAT4139電感型升壓LED驅(qū)動器具有750mA(最小值)的驅(qū)動才能，故很適宜于該應(yīng)用。 電感的電流額定值應(yīng)該可以處理LED驅(qū)動峰值開關(guān)電流且不進(jìn)入飽和。一旦出現(xiàn)飽和，就會出現(xiàn)電流突波，因為此時電感的功能便成了一只電阻，電路不再按照預(yù)期工作。適宜的電感額定電流應(yīng)該大于等于80mA。工作期間LED的最大輸出電壓應(yīng)該低于額定最大輸出電壓。由于3只LED串聯(lián)，在冷溫下，總正向電壓可能高達(dá)11.4V(3×3.8V)。24V的開路LED檢測閾值遠(yuǎn)高于其極限值。假設(shè)LED斷開，輸出電壓將會上升并保持在30V，此時組件處于低