LED驅(qū)動電路詳細介紹電子教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED驅(qū)動電路詳細介紹-LED驅(qū)動電路詳細介紹內(nèi)容摘要：論文提出了幾種有代表性的實用LED驅(qū)動電路方案，并對每一種驅(qū)動電路的工作原理，優(yōu)缺點及適用范圍進行了較詳盡的論述。對LED用戶合理選用驅(qū)動電路有一定的指導(dǎo)作用。論文并附電壓系數(shù)計算表、LED恒流驅(qū)動器型譜圖、恒流驅(qū)動器性能對比表、恒流驅(qū)動器接線圖等圖表4張。一、概述LED是一種節(jié)能、環(huán)保、小尺寸、快速、多色彩、長壽命的新型光源。近年來國內(nèi)許多廠家都在積極研發(fā)LED新型燈具。但是一個不容忽視的事實是與LED燈配套的驅(qū)動器卻沒有及時跟上來，驅(qū)動電路性能

2、不佳，故障率高，成了LED推廣應(yīng)用的瓶頸，其中還有許多技術(shù)問題需要研究解決。接觸過LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡（正向動態(tài)電阻非常?。oLED供電就比較困難。不能像普通白熾燈一樣，直接用電壓源供電，否則電壓波動稍增，電流就會增大到將LED燒毀的程度。為了穩(wěn)住LED的工作電流，保證LED能正常可靠地工作，各種各樣的LED驅(qū)動電路就應(yīng)運而生。最簡單的是串聯(lián)一只鎮(zhèn)流電阻，而復(fù)雜的是用許多電子元件構(gòu)成的“恒流驅(qū)動器”。近兩年來，我公司為解決研發(fā)LED燈的需要，廣開思路對各種可能有使用價值的LED驅(qū)動電路，從簡單到復(fù)雜，從小功率到大功率，從直流到交流，全面深入地進行了試驗研究，從中提

3、煉出了幾種有代表性的驅(qū)動電路方案，經(jīng)試用效果良好。下面逐一介紹，與同行作一次交流。二、鎮(zhèn)流電阻方案此方案的原理電路圖見圖1。這是一種極其簡單，自LED面世以來至今還一直在用的經(jīng)典電路。LED工作電流I按下式計算：（1）I與鎮(zhèn)流電阻R成反比；當(dāng)電源電壓U上升時，R能限制I的過量增長，使I不超出LED的允許范圍。此電路的優(yōu)點是簡單，成本低；缺點是電流穩(wěn)定度不高；電阻發(fā)熱消耗功率，導(dǎo)致用電效率低，僅適用于小功率LED范圍。一般資料提供的鎮(zhèn)流電阻R的計算公式是：(2)按此公式計算出的R值僅滿足了一個條件：工作電流I。而對驅(qū)動電路另兩個重要的性能指標(biāo)：電流穩(wěn)定度和用電效率，則全然沒有顧及。因此用它設(shè)計出

4、的電路，性能沒有保證。筆者摸索出一種新的設(shè)計計算方法，取名叫“電壓系數(shù)法”。它是從電流穩(wěn)定度和用電效率的要求出發(fā)，再計算出鎮(zhèn)流電阻R和電源電壓U的值。這樣設(shè)計出來的電路，就能滿足三個條件：電流穩(wěn)定度；用電效率和工作電流I。電壓系數(shù)法的內(nèi)容如下：（公式中用到的符號見圖1）首先建立電壓系數(shù)定義：（3）（電源電壓與LED工作電壓之比）;根據(jù)原始公式（1），經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)（過程省略）可得下列計算公式：電流穩(wěn)定度()（4）（假定）；用電效率=()（5）;鎮(zhèn)流電阻R=()（6）；電源電壓U=（V）（7）為簡化計算，電流穩(wěn)定度與用電效率兩項的計算結(jié)果，已做成電壓系數(shù)（K）計算表（見附表1）。據(jù)選定的K值，可快速

5、查出對應(yīng)的和值。從表中數(shù)據(jù)看出：隨著K值的增加，電流穩(wěn)定度增加，但用電效率則下降。因此設(shè)計選取K值時，應(yīng)兼顧這兩者的不同要求，取一個折中值。電壓系數(shù)法設(shè)計舉例：已知：LED參數(shù)=9VI=20mA；開關(guān)穩(wěn)壓電源供電，較小，按5考慮。取K=1.3（查電壓系數(shù)計算表：=21.7=76.9）按（6）式：鎮(zhèn)流電阻R=;取150按（7）式：電源電壓U=11.7V取12V電壓系數(shù)法的核心是正確選擇K值，筆者建議：用穩(wěn)壓電源供電，K值取1.31.4;而電源電壓波動較大的條件下，K值取1.51.6。在實際應(yīng)用中，單只小功率LED僅能做信號燈。要想做成LED燈具，有時要用到幾十甚至數(shù)百只超高亮度小功率LED，才能

6、達到使用的要求。為便于供電（高電壓、小電流）或最好直接由市電220V供電，通常將許多LED串聯(lián)后，再串一只鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，最后將若干條支路并聯(lián)起來構(gòu)成整個燈具電路（見圖2右），這種接法簡稱為“串并”接法。此接法有一個明顯的缺點是支路中的任一只LED斷路時，該支路所有LED都不亮，故障影響面大。一種經(jīng)改進的“串并串”接法對這問題解決得較好（見圖2左）。所謂“串并串”是先用少量LED串聯(lián)再串鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，再將若干條支路并聯(lián)組成“支路組”，最后將若干“支路組”再串聯(lián)構(gòu)成整個燈具電路。此種接法不僅縮小了斷一只LED的故障影響面，而且將鎮(zhèn)流電阻化整為零，將幾只大功率電阻變成幾十只小功率電阻

7、，由集中安裝變成分散安裝，這樣既利于電阻散熱，又可以將燈具設(shè)計得更緊湊。根據(jù)經(jīng)驗：支路串聯(lián)LED數(shù)不宜多，一般取36只；支路并聯(lián)數(shù)不宜少，至少應(yīng)大于5條。這樣當(dāng)1條支路斷路時，其余4條支路電流都將增加25，因此在選定LED正常工作電流時要留出過載余量。三、鎮(zhèn)流電容方案此方案的原理電路見圖3。電路的工作是基于在交流電路中，電容存在容抗XC也有鎮(zhèn)流作用的原理。另外電容消耗無功功率，不發(fā)熱；而電阻則消耗有功功率，會轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，所以鎮(zhèn)流電容比鎮(zhèn)流電阻，能節(jié)省一部分電能，并能設(shè)計成將LED燈直接接到市電220V上，使用更為方便。此方案的優(yōu)點是簡單，成本低，供電方便；缺點是電流穩(wěn)定度不高，效率也不高

8、。僅適用于小功率LED范圍。當(dāng)LED的數(shù)量較多，串聯(lián)后LED支路電壓較高的場合更為適用。電路設(shè)計計算：直流輸出電壓和支路鎮(zhèn)流電阻R:可按“電壓系數(shù)法”的公式（7）和公式（6）計算。直流輸出電流:(N支路數(shù)；0.8安全系數(shù))（8）鎮(zhèn)流電容容抗：()（9）（近似估算）電容：C=(F)（10）（近似估算）因電路輸入側(cè)是交流，輸出側(cè)經(jīng)整流濾波成直流，很難計算。公式（10）計算出的C值精度很低，只能作為參考值，準(zhǔn)確值只有通過試驗來確定。電容C1起濾波作用，這點非常重要。如果取消它，用示波器從R兩端觀察到LED將會承受很高的尖峰電流，威脅LED的使用安全。有了它可降低電流的峰值，提高平均值。C1的值也是通

9、過實驗來確定：使峰值系數(shù)=（峰值與平均值之比）控制在1.21.3比較合適。電阻R1是為限制合閘沖擊電流而設(shè)置的，其值不宜大。電阻R2、R3是電容C、C1的放電電阻。保證斷電后，電容C、C1存儲的電荷能迅速泄放掉，避免觸及遭電擊。四、線性恒流驅(qū)動電路上面已經(jīng)提到電阻、電容鎮(zhèn)流電路的缺點是電流穩(wěn)定度低（I/I達2050），用電效率也低（約5070），僅適用于小功率LED燈。為滿足中、大功率LED燈的供電需要，利用電子技術(shù)常見的電流負反饋原理，設(shè)計出許多恒流驅(qū)動電路。像直流恒壓電源一樣，按其調(diào)整管是工作在線性，還是開關(guān)狀態(tài)，恒流驅(qū)動電路也分成兩類：線性恒流驅(qū)動電路和開關(guān)恒流驅(qū)動電路。圖4是最簡單的兩

10、端線性恒流驅(qū)動電路。它借用三端集成穩(wěn)壓器LM337組成恒流電路，外圍僅用兩個元件：電流取樣電阻R和抗干擾消振電容C。恒流值I由R值來確定：(11)1.25V是LM337的基準(zhǔn)電壓。反過來，根據(jù)所要求的恒流值I，可計算電流取樣電阻：（12）LM337最大輸出電流可達1.5A，工作壓差40V，穩(wěn)流精度高，可達12，內(nèi)部設(shè)有過流、過熱保護，使用安全可靠。LM337工作在線性狀態(tài)，其功率損耗P=I，在恒流值I已定的情況下，只有降低工作壓差才能降低功耗。合適的工作壓差選擇在48V范圍。低于3V將不恒流了。線性恒流驅(qū)動電路一般與直流開關(guān)穩(wěn)壓電源配合使用。電源穩(wěn)壓值按下式計算：(13)NLED串聯(lián)個數(shù)；單只

11、LED正向工作電壓；恒流驅(qū)動電路額定工作壓差，一般取6V計算。用電效率=(14)分析上式：降低及增加N，提高電源電壓，才能提高效率。如果直流電源采用負極接地（接機殼），集成塊LM337可直接安裝在機殼上，散熱效果更好。LM337最大輸出電流1.5A，為了得到比它更大的恒流值，可以有三種辦法：將現(xiàn)有恒流電路多個并聯(lián)使用，總恒流值等于各分路恒流值之和；在現(xiàn)有恒流電路的基礎(chǔ)上，再增加一級電流放大（R2、VT）如圖5。采用專門設(shè)計的大電流恒流驅(qū)動電路如圖6。大電流恒流驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)也很簡單，僅由6只電子元件組成：三極管VT1、VT2；電阻R1、R2、R3和電容C1。為了得到較高的電流放大倍數(shù)和較大的輸出

12、電流，調(diào)整管VT2采用了達林頓管TIP137（8A，100V，70W）。電流取樣電阻R1的值，可根據(jù)所要求的恒流值I來計算：（15）三極管VT1發(fā)射結(jié)電壓，約0.6V。電路工作原理也很簡單：當(dāng)因電源電壓上升或LED負載減少導(dǎo)致輸出電流I上升時，電路發(fā)生以下調(diào)節(jié)作用：II；當(dāng)輸出電流I受擾下降時，調(diào)節(jié)作用相反。正是這種電流負反饋作用，維持了輸出電流I的基本恒定。五、開關(guān)恒流驅(qū)動電路上述線性恒流驅(qū)動電路雖具有電路簡單、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等優(yōu)點，但使用中也發(fā)現(xiàn)幾點不足：調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，工作時功耗高發(fā)熱大（特別是工作壓差過大時），不僅要求較大尺寸的散熱器，而且降低了用電效率。電

13、源電壓要求按公式（13）與LED工作電壓嚴(yán)格匹配，不允許大范圍改變。也就是說它對電源電壓及LED負載變化的適應(yīng)性差。它僅能工作在降壓狀態(tài)，不能工作在升壓狀態(tài)。即電源電壓必須高于LED工作電壓。供電不太方便，一般要配開關(guān)穩(wěn)壓電源，不能直接用220V供電。采用開關(guān)恒流驅(qū)動電路能較好地解決上述問題。下面分別介紹幾種開關(guān)恒流驅(qū)動電路實例，以加深對它們工作原理和特性的了解。直流低壓開關(guān)恒流驅(qū)動電路a.由分立元件構(gòu)成的開關(guān)恒流驅(qū)動電路圖7是一種能將6V電源升壓至24V，恒流輸出100mA的自激開關(guān)恒流驅(qū)動電路。其調(diào)整管VT1的工作狀態(tài)同開關(guān)穩(wěn)壓電源完全一樣，也是通過自動調(diào)節(jié)其占空比D的大小，來穩(wěn)定輸出。它

14、們的區(qū)別是取樣電路不同：開關(guān)穩(wěn)壓電源是輸出電壓取樣，通過電壓負反饋，穩(wěn)定輸出電壓；而開關(guān)恒流電源是輸出電流取樣，通過電流負反饋，穩(wěn)定輸出電流。接在VT1集電極上的高頻變壓器T有3組繞組：N1初級繞組、N2反饋繞組、N3次級繞組,各繞組同名端在圖中已標(biāo)出。磁芯采用軟磁鐵氧體材料（R2KB），為防止N1通過單向工作電流（包含有較大的直流分量），使磁芯飽和，磁路中必須加上0.050.15mm的空氣隙。電路的具體工作過程是這樣的：接通6V電源，通過R2給VT2提供小量的基極電流，經(jīng)VT2放大后，再輸入VT1基極，使VT1進入放大區(qū)。當(dāng)VT1進入放大區(qū)后，在N1與N2強正反饋作用下，VT1很快進入自激開

15、關(guān)振蕩狀態(tài)。振蕩頻率高達50100KHZ。在VT1飽和導(dǎo)通期間，6V電壓全部加到N1上，N1上的感應(yīng)電勢是上+下，N3上的感應(yīng)電勢是上下+，接在N3上的二極管VD3是截止的。此時N1就像一只電感接到6V電源上，其線圈電流隨時間增長，電能逐漸轉(zhuǎn)化成磁能存儲在磁芯中。在VT1截止關(guān)斷期間，感應(yīng)電勢反向，接在N3上的二極管VD3導(dǎo)通。N3通過VD3給電容C3充電，將磁能轉(zhuǎn)化為電能，存儲到濾波電容C3中。C3兩端電壓經(jīng)反復(fù)充電后迅速上升，將LED燈點亮。同時LED工作電流在取樣電阻R9上產(chǎn)生壓降，當(dāng)此壓降增大到大于VT3（占空比控制管）的發(fā)射結(jié)壓降（約0.6V）時，通過R8給VT3基極提供負反饋電流，

16、經(jīng)VT3放大，其集電極電流增大，使VT3對VT2基極電流的旁路作用加大，也即使VT1的導(dǎo)通時間縮短，截止時間增長，占空比D減小，N1儲能減少，C3儲能也減少，C3兩端電壓下降，抑制了LED工作電流的繼續(xù)增長，依靠電流負反饋作用，維持在一個穩(wěn)定值。恒流值的計算公式：（16）因發(fā)射結(jié)壓降隨溫度上升而下降，即具有負溫度系數(shù)特性，所以導(dǎo)致恒流值也隨溫度上升而下降，這對防止LED工作過熱，延長使用壽命有好處。另外恒流驅(qū)動電路的輸出發(fā)生短路或開路是可能的。為保證使用安全，設(shè)置短路保護和開路過壓保護是必需的。短路保護：輸出短路時，電阻R9仍能對短路電流取樣，所以不用增加任何元件，利用原有電流負反饋作用，就能

17、將短路電流限制在正常恒流值上。開路過壓保護：輸出開路時，電阻R9沒有電流流過，電流負反饋不起作用，占空比失控，輸出電壓會升高到危險的程度，使電路元件發(fā)生大面積擊穿損害。在輸出端加接電阻R7和穩(wěn)壓管VDw引入電壓負反饋后，就能起到過壓保護作用，將過壓值限制在VDw的擊穿值上。因正常工作時輸出電壓低于VDw的擊穿電壓，所以電壓負反饋不起作用，不會影響正常恒流工作。b.由IC構(gòu)成的開關(guān)恒流驅(qū)動電路下面再介紹一種由集成電路MC34063A構(gòu)成的它激開關(guān)恒流電路。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見圖8。其中包含有占空比控制單元電路：1.25V基準(zhǔn)電壓、誤差比較器、振蕩器、RS觸發(fā)器等，還包含有驅(qū)動管VT2和輸出開關(guān)管V

18、T1。在它的外圍接上高頻變壓器T及少量電子元件就構(gòu)成如圖9所示，將6V電源升壓至12V0.3A的開關(guān)恒流電路。圖中為限流電阻，它檢測開關(guān)管VT1流過的電流，使VT1的電流不超過1.5A。R1為驅(qū)動管VT2的集電極電阻。是振蕩器定時電容，選用470P時，開關(guān)頻率約70KHZ。DV1、R2、C2構(gòu)成過壓吸收電路，在VT1關(guān)斷瞬間，將在VT1集電極上所產(chǎn)生的反沖電壓尖峰（下上）吸收掉，防止VT1被擊穿。同時串接在次級繞組N2上的DV2、C3完成整流濾波作用，并給LED供電。R5是電流取樣電阻，當(dāng)LED工作電流在其上產(chǎn)生的壓降等于1.25V時，占空比受控，輸出電流就進入恒流狀態(tài)。恒流值計算公式：（17

19、）本電路的輸出短路保護和開路過壓保護與圖7電路類同：利用R5電流取樣，抑制短路電流；利用擊穿后，R4+R5電壓取樣，抑制開路過電壓。MC34063A的輸入電壓范圍為340V，既可構(gòu)成升壓電路，也可構(gòu)成降壓電路，如有必要，還可外接開關(guān)管擴大輸出電流和功率。使用靈活方便。交流220V開關(guān)恒流驅(qū)動電路上面介紹的都是直流低壓開關(guān)恒流電路。它適用于干電池、蓄電池、開關(guān)穩(wěn)壓電源供電的場合。如果能直接用市電220V給LED燈供電，那是最方便不過了。要實現(xiàn)這一點，需解決降壓、整流、變換效率、較小的體積、較低的成本、還有安全隔離等一系列問題。單片集成開關(guān)電路TOPSwitch系列產(chǎn)品幾乎全面滿足了上述要求，應(yīng)屬

20、首選方案。由單片集成開關(guān)電路TOP224Y構(gòu)成的輸入220V，輸出恒流0.4A輸出電壓1032V的開關(guān)恒流電路，如圖10所示。TOP224Y是三端器件（見圖11）。從外表看，它像一只普通的功率三極管，但看一下它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（見圖12），就會發(fā)現(xiàn)內(nèi)部電路異常復(fù)雜，它把開關(guān)電源所必需的PWM控制器、100KHZ高頻振蕩器、高壓啟動偏置電路、誤差放大器及過流、過熱保護等，還有功率開關(guān)管MOSFET都集成在一起了。外圍元件減至最少，這樣大大地簡化了開關(guān)電源的設(shè)計和制作。它的三個端子分別叫控制極C、源極S、漏極D。三個極都是一極多用?？刂茦OC的作用：利用反饋控制電流的大小來調(diào)節(jié)輸出開關(guān)管的占空比D（見

21、圖13）。從圖看出增大，D減??；反之，減小，D增大。與內(nèi)部并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器相連，能為芯片提供正常工作所需偏流。作為電源旁路、自動重啟動和補償電容的連接點。漏極D的作用：與片內(nèi)功率開關(guān)管的漏極相連。在啟動期間，高壓電流源經(jīng)過內(nèi)部開關(guān)給內(nèi)部電路提供偏置電流。它還是內(nèi)部功率開關(guān)管工作電流的檢測點。源極S的作用：與片內(nèi)功率開關(guān)管的源極相連，作為高壓電源返回端。作為一次側(cè)控制電路的公共地和基準(zhǔn)點。圖10所示電路是典型的單端反激式開關(guān)電路，工作頻率已內(nèi)部設(shè)定為100KHZ。工作過程：220V經(jīng)電阻R1、R2，整流橋VD1整流，電容C1濾波，在C1兩端建立起約280V的直流高壓作為本電路的實際電源。這

22、里說一下幾個阻容元件的作用：R1為RF10型保險電阻。在電路發(fā)生短路時將被燒斷起短路保護作用；R2為NTC型負溫度系數(shù)熱敏電阻，起限制合閘沖擊電流的作用。在接通電源初，在常溫下，它有較大的電阻值能將合閘電流限制在允許值。隨著工作電流的流過，其溫度逐漸上升，阻值下降至某一較小的穩(wěn)定值，正常功耗不大，對電路正常工作無不良影響。VD2、R3、C2組成漏極過電壓吸收電路，用以限制在關(guān)斷瞬間高頻變壓器漏感所產(chǎn)生的尖峰電壓，保護功率MOSFET不被損壞。C6為控制端旁路電容，它能對控制回路進行補償并設(shè)定自動重啟動頻率。當(dāng)C6=47F時，自動重啟動頻率為1.2。正常工作時，控制電壓的典型值為5.7V。本電路

23、的恒流作用同樣依靠電流負反饋原理：R10是電流取樣電阻。VT1是誤差放大器，其發(fā)射結(jié)壓降（約0.6V）還充當(dāng)基準(zhǔn)電壓的角色。當(dāng)輸出電壓或LED壓降LED電流VT1/VT1/光耦/發(fā)光二極管光耦/接收管IC1/控制端電流IC1/占空比D輸出電壓LED電流，從而實現(xiàn)了恒流目的。反之亦然。輸出恒流計算公式：（18）本電路的開路過壓保護作用同樣依靠電壓負反饋原理：輸出電壓經(jīng)電阻R8、R9分壓，當(dāng)擊穿后，給VT1提供反饋基極電流，后面的過程與恒流時一樣，最終將輸出電壓限制在設(shè)定值上。本電路的短路保護作用不能像圖7、圖9電路那樣借用恒流作用來實現(xiàn)。因為輸出短路時，輸出電壓和反饋電壓都很低，使VT1和光耦I(lǐng)

24、C2失去了工作能力。好在，片內(nèi)設(shè)置有過流保護，可起短路保護作用。本電路有過熱保護：當(dāng)芯片結(jié)溫135時，自動關(guān)斷輸出級。筆者在調(diào)試本電路的過程中，曾經(jīng)歷多次失敗，并且找不出原因。故障表現(xiàn)是：輸出電流不穩(wěn)；開關(guān)振蕩也不穩(wěn)，不起振或常仃振，無法工作。檢查電路元件參數(shù)又與原理電路圖相符，首先懷疑到TOP224Y質(zhì)量有問題，換了一塊新的，故障依舊。后將電路元件參數(shù)作大范圍的改變再試，也未見好的效果。正當(dāng)寸步難行時，突然想到故障不在原理上，可能就在接線工藝上：是否控制地與電源地沒有嚴(yán)格分開（混用），導(dǎo)致電源大電流通過公共地線所形成的壓降對控制端產(chǎn)生了干擾？后按以下規(guī)范去做：1.在試驗接線及制作印制電路板時

25、，控制地與電源地必須嚴(yán)格分開，不能混用，僅允許它們在S極點上相連接。2.控制極旁路支路R12、C6應(yīng)盡可能靠近C、S極連接。再一試，全部故障現(xiàn)象消失，難題迎刃而解，試驗獲得成功。這兩條經(jīng)驗教訓(xùn)值得記取，是一筆終生受益的財富。為驗證電路的恒流效果，實測如下數(shù)據(jù)：從表中數(shù)據(jù)可見：在寬輸入電壓范圍（150250V）和寬LED負載變化范圍（13LED串聯(lián)，輸出電壓范圍11.431.5V）條件下，輸出電流的變化很小,為0.410.44A,恒流精度達5，完全能滿足LED的供電要求。另外由于芯片采用CMOS電路，本身功耗很低，電源效率可達80以上，有很好的應(yīng)用前景。六、LED驅(qū)動器使用中應(yīng)注意的問題1.LE

26、D降容使用。LED的使用壽命號稱5萬小時，但實際使用發(fā)現(xiàn)遠小于此值。究其原因之一是散熱條件達不到要求，造成LED工作結(jié)溫過高（90）。為降低溫度，提高發(fā)光效率，延長使用壽命可采取兩項措施：改進散熱器；將LED工作電流降至0.70.8額定值來使用。工作電流減小后，光通量雖有下降，但不明顯，可能是從發(fā)光效率提高，得到了補償所至。2.使用線性恒流驅(qū)動器，特別注意其工作壓差。正常的工作壓差為48V，3V時電流減小將退出恒流區(qū)；8V時恒流正常，但恒流驅(qū)動器損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重，既降低了效率，又可能損壞恒流驅(qū)動器。合適的工作壓差，只能按公式（14），對電源電壓和LED負載電壓作嚴(yán)格匹配來實現(xiàn)。電路裝好通電后

27、，一定要對工作壓差作一次實際檢測。3.隔離式開關(guān)恒流驅(qū)動器次級輸出電源不宜懸空，負極應(yīng)接地。如圖14所示。恒流驅(qū)動器初級工作在高頻（100KHZ）高壓（500600V）狀態(tài)，相當(dāng)于一個強干擾源。此干擾源通過高頻變壓器初、次級繞組之間的分布電容作用到整個次級回路，使其對地可產(chǎn)生數(shù)十伏的共模電壓。此電壓也是LED要承受的對地電壓，有可能造成LED對地擊穿損壞。當(dāng)將次級電源負極接地后，共模電壓被地線短接消失為零，LED對地擊穿的問題就不存在了。4.對開關(guān)恒流驅(qū)動器，要嚴(yán)格遵守：先接好LED燈，再接通驅(qū)動器電源的操作順序。如果相反操作，在接通LED燈瞬間，將會有極大的沖擊電流通過LED燈，威脅LED燈

28、的使用安全?，F(xiàn)以圖10電路為例，對此沖擊電流值作一下計算，并對其產(chǎn)生原因作一次分析。相關(guān)電路見圖15。在驅(qū)動器空載的情況下，接通220V電源，此時開路過電壓保護起作用，將輸出電壓維持在設(shè)定值（38.8V），輸出電容C3兩端的電壓也是此值。也即C3已經(jīng)儲存了一定的能量（）。在模擬開關(guān)S接通瞬間，C3將通過R10、LED放電。放電初瞬，產(chǎn)生的沖擊電流最大值用下式計算：（19）本例中：=38.8V=11.431.5VR10=1.5=0.4A計算結(jié)果如右表：從數(shù)據(jù)可見：當(dāng)LED13只串聯(lián)，在11.431.5V變化的條件下，沖擊電流變化范圍為18.34.9A,沖擊電流比/（為額定工作電流）達45.712

29、.3倍。如此巨大的沖擊電流，盡管作用時間短，但對LED燈的傷害無疑是致命的。也許有人會問：電流取樣電阻R10已串聯(lián)在放電回路內(nèi)，為什么起不到限流作用呢？應(yīng)該說，電流負反饋還是在起作用，它使出了極限控制能力將輸出開關(guān)管關(guān)斷，即占空比D=0，完全停止了給C3充電，至于C3在過電壓保護時已經(jīng)存儲的能量的放電，它的確控制不了了。C3放電時，R10僅起一只鎮(zhèn)流電阻的作用，又因其阻值很小，鎮(zhèn)流作用有限，放電沖擊電流必然會很大。設(shè)想一下，如果LED燈回路某處接觸不實，時通時斷，在沖擊電流的反復(fù)作用下，LED必損無疑。至此，造成LED燈使用中存在嚴(yán)重的安全隱患的原因已明白：是現(xiàn)用的開路過電壓保護方案有缺陷，它

30、僅考慮了恒流驅(qū)動器自身安全需要，將開路電壓限制在略高于最高工作電壓之上。而對LED燈在此條件下，接上去，輸出電容C3的放電是否會對LED燈造成傷害，全然沒有顧及。目前從圖書資料介紹的電路和國內(nèi)開關(guān)恒流驅(qū)動器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品看，過壓保護方案都存在這個問題。更嚴(yán)重者甚至C3的放電電阻都不加，造成恒流驅(qū)動器斷電后，幾十分鐘仍有電壓輸出，對檢修人員及儀表都有危險。筆者的想法：目前開關(guān)恒流驅(qū)動器有嚴(yán)重缺陷的過電壓保護方案必須改正。理想的方案應(yīng)該是對驅(qū)動器和對LED都是安全的：開路發(fā)生后，當(dāng)輸出電壓上升到過電壓設(shè)定值時，控制電路應(yīng)馬上動作，將輸出電壓撲滅至接近于零，C3儲能很少，對誰都安全了。此方案筆者正在

31、探索研究中。LED驅(qū)動電源方案大全照明世界國際LED技術(shù)論壇Full完整版Rss訂閱Xml無圖版Xhtml無圖版Rss&SiteMap國際LED技術(shù)論壇國際LED技術(shù)論壇國際LED技術(shù)國際LEDLED技術(shù)LED技術(shù)論壇國際LED技術(shù)論壇照明世界LED驅(qū)動電源方案大全共2條記錄,每頁顯示10條,頁簽:1瀏覽完整版標(biāo)題：LED驅(qū)動電源方案大全1樓led1發(fā)表于：2009-3-2217:25:57一、什么是LED?LED（LightEmittingDiode），又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。二

32、、LED有哪些優(yōu)點?高效節(jié)能一千小時僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電）超長壽命半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）綠色環(huán)保不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾）保護視力直流驅(qū)動，無頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動，就必然產(chǎn)生頻閃）光效率高,發(fā)熱小:90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光（普通白熾燈80%的

33、電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能）安全系數(shù)高所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，可用于礦場等危險場所市場潛力大低壓、直流供電，電池、太陽能供電即可，可用于邊遠山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。三、權(quán)威預(yù)測半導(dǎo)體照明將在未來5-10年內(nèi)取代現(xiàn)有傳統(tǒng)光源。未來白光LED將更加便宜，市場總體容量將快速增長。許志鵬樂觀地指出，據(jù)美國能源部預(yù)測，2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被LED替代，可能形成一個500億美元的大產(chǎn)業(yè)。而日本提出，LED將在今年大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈。日、美、歐、韓等國均已正式啟動LED照明戰(zhàn)略計劃。美國能源部預(yù)測，到2010年前后，美國將有55%的白熾

34、燈和熒光燈將被嵌在芯片上的發(fā)光體-半導(dǎo)體燈替代。日本計劃到2008年用這種半導(dǎo)體燈替代50%的傳統(tǒng)照明燈具。科學(xué)家測量發(fā)現(xiàn)，在同樣亮度下，LED的電能消耗僅為白熾燈的110，壽命則是白熾燈的100倍。由于具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等優(yōu)點，專家們稱其為人類照明史上繼白熾燈和熒光燈之后的又一次飛躍。根據(jù)美國能源部（DOE）的預(yù)計，傳統(tǒng)照明器件的徹底更新?lián)Q代將在2010年開始啟動，然而許多LED供應(yīng)商都希望將這個啟動時間再提前一到兩年。四、繼澳大利亞歐盟欲讓白熾燈兩年內(nèi)下課2007-3-162007年3月9日，在英國倫敦街頭，成串的彩燈閃爍。剛剛結(jié)束的歐盟首腦會議通過了一系列旨在提高能效的措施。

35、9日結(jié)束的歐盟春季首腦會議已經(jīng)達成協(xié)議，兩年內(nèi)歐洲各國將逐步用節(jié)能熒光燈取代能耗高的老式白熾燈泡，以減少溫室氣體排放。在這之前，澳大利亞已率先通過停止使用白熾光燈泡法令。五、LED照明產(chǎn)值將超千億美元同方正發(fā)力同方股份副總裁兼董秘孫岷近日向記者透露，公司的高亮度LED照明項目已基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)有20條生產(chǎn)線投產(chǎn)，其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)達到世界先進水平，規(guī)劃2008年年底生產(chǎn)線將達到50條，形成綠色照明的規(guī)模化效應(yīng)。預(yù)計我國2008年應(yīng)用市場規(guī)模將達540億元，到2010年，中國半導(dǎo)體照明及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過1000億美元的規(guī)模，其中高亮度芯片國內(nèi)增長率將高達100。六、首爾半導(dǎo)體期望能取得全球照

36、明市場之中1,000億美元的份額。韓國首爾半導(dǎo)體公司現(xiàn)正計劃用LED取代傳統(tǒng)的照明燈，目前Acriche60流明/瓦特的亮度在2007年第四季提升五成至80流明/瓦特,而每一模組為250流明;在2008年第四季達至120流明/瓦特,而每一模組為400流明,期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額。七、澳大利亞與新西蘭將率先停止使用白熾光燈泡澳大利亞政府最近宣布，為了減少溫室氣體的排放量，澳大利亞將禁止除醫(yī)療用以外的白熾燈的使用。據(jù)此，到2012年時澳大利亞將減少400萬噸溫室氣體的排放。而據(jù)2007年2月21日TheDominionPost報道，新西蘭能源部長DavidParker建議

37、參照澳大利亞的做法，新西蘭也應(yīng)在未來兩到三年內(nèi)禁止使用普通白熾光燈泡，用節(jié)能環(huán)保的熒光燈泡（FlorescentEcoBulb）取代。澳大利亞環(huán)境部長MalcolmTurnbull說，澳大利亞2010年將推行新的民用照明標(biāo)準(zhǔn)，通過新標(biāo)準(zhǔn)的實施，2012年可減少溫室氣體排放400萬噸。據(jù)悉，這種新型熒光燈泡主要從中國進口。八、為什么首選樓道燈來應(yīng)用LED1，目前比較而言，LED的售價還較高，樓道燈是共用設(shè)施，共同承擔(dān)大家就能接受。2，樓道燈現(xiàn)在普遍是使用白熾燈，若換用LED燈，節(jié)電的效果就特別明顯。3，樓道燈在白天是熄滅的。晚上就頻繁的啟動或關(guān)斷。不要說是節(jié)能燈，就是白熾燈都會很快的玩完。但是L

38、ED燈卻是不怕，因為它的發(fā)光機理與白熾燈和節(jié)能燈都不同，就恰恰非常的適應(yīng)在高速的開關(guān)工作狀態(tài)，絕對不會因為是這個原因而損壞。4，LED燈的壽命很長，就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的尷尬狀況。5，樓道燈是物業(yè)交電費,投入是一次性的,節(jié)約80%的電費是長期的,物業(yè)部門最合算。九、LED燈能直接替換現(xiàn)在的樓道燈嗎？不能。由于現(xiàn)在大家使用的樓道燈是白熾燈，根本就無法用LED燈或節(jié)能燈去替換，所以如果要換用LED燈就必須也要同時換用聲光控開關(guān)。現(xiàn)在有專用的一體化的LED聲光控樓道燈，直接就使用220V的市電，非常方便使用。我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V，其好處和原因我們會另文介紹。隨著技術(shù)發(fā)展

39、和成本的降低，LED燈取代節(jié)能燈也就成為必然的了。十、LED驅(qū)動電源的分類及特性1、按驅(qū)動方式可分為兩大類：（1）恒流式:a、恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負載阻值小，輸出電壓就低，負載阻值越大，輸出電壓也就越高；b、恒流電路不怕負載短路，但嚴(yán)禁負載完全開路。c、恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的，但相對而言價格較高。d、應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量；（2）穩(wěn)壓式：a、當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負載的增減而變化；b、穩(wěn)壓電路不怕負載開路，但嚴(yán)禁負載完全短路。c、

40、以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；d、亮度會受整流而來的電壓變化影響。2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類（1）電阻、電容降壓方式：通過電容降壓，在閃動使用時，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動的影響，電源效率低、可靠性低。（2）電阻降壓方式：通過電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩(wěn)壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠也較低。（3）常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%60%，所以一般很少用，可靠性不高。（4）電子變壓器降壓方式：電源

41、效率較低，電壓范圍也不寬，一般180240V，波紋干擾大。（5）RCC降壓方式開關(guān)電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%80%，應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開關(guān)頻率不容易控制，負載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負載適應(yīng)性差。（6）PWM控制方式開關(guān)電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定（即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源

42、）。電源效率極高，一般可以做到80%90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護措施，屬高可靠性電源。從以上介紹可以看出PWM控制方式設(shè)計的LED電源是比較理想的LED電源。目前珠海市南宇星電子公司生產(chǎn)的金興牌LED開關(guān)電源就是PWM控制技術(shù)的開關(guān)電源，該類LED電源經(jīng)用戶使用反映效果很好。一、剛剛開始起步成本高照明成本不僅涉及燈具的初始成本，還涉及燈具所消耗的能源成本，燈具無法正常工作時更換燈具所需的勞動成本，以及所需燈具更換的平均頻率。從這一概念出發(fā)就很容易理解，為什么LED光源是白熾燈光源價格的50倍左右時，LED交通信號燈的市場就開始啟動，而當(dāng)達到28倍時，就已形成新興產(chǎn)業(yè)。

43、目前半導(dǎo)體照明主要以光色照明和特殊照明為主，以后將向普通照明擴展。具體來講，近幾年內(nèi)，半導(dǎo)體照明市場將廣泛應(yīng)用在各種信號燈、景觀照明、櫥窗照明、建筑照明、廣場和街道的美化、家庭裝飾照明、公共娛樂場所美化和舞臺效果照明等領(lǐng)域。事實上，我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影：電腦顯示燈、手機按鍵和屏幕的背光源、汽車尾燈、建筑物燈光、交通信號燈等等。二、不一致性帶來的問題：理論上LED都一樣，都是能發(fā)光的二極管，而實際上所有LED的電性能都是有差異的，眾多的廠家都在搶生產(chǎn)進度、抓數(shù)量；每個廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的，甚至相差很大，就是同一廠家的不同時間的工藝都是有差異的；生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的純度要求非常

44、高，不同廠家使用的半導(dǎo)體原材料的純度是有差異的，這就使LED的發(fā)光強度與驅(qū)動電流是不完全相同的，或者相差很大，而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了；由于封裝工藝和封裝材料的不同，使得整體的散熱能力是不一樣的，所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料，以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題。由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內(nèi)仍存在個體之間的很大的差異，如果每個燈只用一個LED，那是很好控制的，而且是真正的長壽命，例如電視機、DVD上的電源指示燈就是如此；而當(dāng)我們用LED制作照明燈具時，就不是用單個的LED，而是用多個，或上百上千個LED排成陣列接入電路，再者，需要的亮度就不是指示燈所能做到的

45、，而電流大了、小了亮度都要減弱，且會使壽命大打折扣，甚而致于未出廠就壞掉了；因LED的差異性總是存在的，在多個LED組成的連路中，當(dāng)有幾個壞掉時(通常是短路)，會使電流增大而損壞其他的LED。這就是不一致性帶的結(jié)果，也是制約其發(fā)展的因素之一。三、驅(qū)動電路復(fù)雜成本高、故障率高a.在電壓匹配方面，LED不象普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2-3.伏的低電壓驅(qū)動，必須要設(shè)計復(fù)雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。b.在電流供應(yīng)方面，LED的正常工作電流在15mA-18mA，供電電流小于15mA時LED的發(fā)光強度不夠，而大于20mA時，發(fā)光了強度也會減弱，同

46、時發(fā)熱大增，老化加快、壽命縮短，當(dāng)超過40mA時會很快損壞。為了延長LED照明燈的使用壽命，簡易電源是不能使用的，而常用集成電路電源、電子變壓器、分離元件電源等，但都要設(shè)計恒流源電路和恒壓源電路供電的方式，大電流驅(qū)動時，要配大功率管或可控硅器件，另加保護電路，這樣就使LED的電源供應(yīng)器電路很復(fù)雜，故障率增加。元件成本、生產(chǎn)成本、服務(wù)成本都將升高。而目前LED本身的成本就高，加上電源的成本，這就大大地限制了市場的競爭力與購買群體，LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣，這也是制約其發(fā)展與普及的又一關(guān)鍵問題。四、解決問題的方法與可行性分析：解決問題的方法可用自復(fù)位過流保護器WHPTC元件如果用WHPTC過流保

47、護器作保護，將是另外一種結(jié)果，從原理可知，當(dāng)電路的電流超過規(guī)定值時會訊速的自動保護，在排除故障后又自動復(fù)位，無需人工更換。對LED而言，電壓的變化不是LED損壞的直接原因，而電流的增大才是LED的真正殺手。顯而易見，利用WHPTC的這個特性，在LED的電路保護上具有絕對的優(yōu)勢，讓簡易電源供電變?yōu)楝F(xiàn)實。實踐證明，在LED電路出現(xiàn)故障以前就有效保護了。在簡易電源上，這個優(yōu)勢特別突出。對如下3圖分析可見，因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路，LED的質(zhì)量也提高了。器件成本、生產(chǎn)成本、故障率、服務(wù)成本等，都大大降低。也大大增加了產(chǎn)品的市場競爭力。所以誰先使用WHPTC，誰先占領(lǐng)市場。使用WHPTC前

48、后的拓撲結(jié)構(gòu)比較圖淺談LED產(chǎn)品老化我們在應(yīng)用LED時經(jīng)常會出現(xiàn)這樣種問題，LED焊在產(chǎn)品上剛開始的時候是正常工作的，但點亮一段時間以后就會出現(xiàn)暗光、閃動、故障、間斷亮等現(xiàn)象，給產(chǎn)品帶來嚴(yán)重的損害。引起這種現(xiàn)象的原因大致有：1應(yīng)用產(chǎn)品時，焊接制程有問題，例如焊接溫度過高焊接時間過長，沒有做好防靜電工作等，這些問題95以上是封裝過程造成。2LED本身質(zhì)量或生產(chǎn)制程造成。預(yù)防方法有：1.做好焊接制程的控制。2.對產(chǎn)品進行老化測試。老化是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，是產(chǎn)品生產(chǎn)的最后必不可少的一步。LED產(chǎn)品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能穩(wěn)定。LED老化測試在產(chǎn)品質(zhì)量控制是一個非常重要的環(huán)

49、節(jié)，但在很多時候往往被忽視，無法進行正確有效的老化。LED老化測試是根據(jù)產(chǎn)品的故障率曲線即浴盆曲線的特征而采取的對策，以此來提高產(chǎn)品的可靠性，但這種方法并不是必需的，畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產(chǎn)品的壽命為代價的。LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時間都恒定不變的。有頻率的問題，就不是恒流了。那是交流或脈動電流。交流或脈動電流源可以設(shè)計成有效值恒定不變，但這種電源無法稱做恒流源。恒流老化是最符合LED電流工作特征親羈蒲腖ED老化方式；過電流沖擊老化也是廠家最新采用的一種老化手段，通過使用頻率可調(diào)，電流可調(diào)的恒流源進行此類老化，以期在短時間內(nèi)判斷LED的質(zhì)量預(yù)期壽命，并

50、且可挑出很多常規(guī)老化無法挑出的隱患LED。有效防止高溫失靈-PTC熱敏電阻用作LED限流器近年來，發(fā)光二極管(簡稱LED)的發(fā)展已取得巨大進步：已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。不久之后，LED照明的成本將降至與傳統(tǒng)冷陰極熒光燈(簡稱CCFL)類似的水平。這使得人們對LED的下述應(yīng)用興趣日濃：汽車照明燈、建筑物內(nèi)外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。大功率LED技術(shù)的發(fā)展提高了設(shè)計階段對散熱的要求。就像所有其它半導(dǎo)體一樣，LED不能過熱，以免加速輸出的減弱，或者導(dǎo)致最壞狀況：完全失效。與白熾燈相比，雖然大功率LED具有更高效率，但是輸入功率中相當(dāng)大的

51、一部分仍變成熱能而非光能。因而，可靠的運作就需要良好的散熱，并要求在設(shè)計階段就考慮高溫環(huán)境。設(shè)計LED驅(qū)動電路尺寸時，也必須考慮溫度因素：必須選擇其正向電流，以確保即使環(huán)境溫度達到最高值，LED芯片也不會過熱。隨著溫度的升高，就需要通過降低最高容許電流，即降低額定值，來實現(xiàn)降溫。LED制造商把降額曲線納入其產(chǎn)品規(guī)格中。有關(guān)此類曲線，參見圖1。圖1LED降頻曲線利用無溫度依賴性的電源運行LED存在弊端：在高溫區(qū)域內(nèi)，LED則超出規(guī)格范圍運行。此外，當(dāng)處于低溫區(qū)域時，照明源就由明顯低于最大容許電流(參見圖1紅色曲線)的電流供電。如圖1的綠色曲線所示，通過LED驅(qū)動電路中的正溫度系數(shù)熱敏電阻(簡稱P

52、TC熱敏電阻)來控制LED電流是一個重大改進。這至少可以帶來下列好處：*在室溫下增加正向電流，從而增加光輸出*因為可以減少LED使用量，所以可以使用價格較低的驅(qū)動集成電路(簡稱IC)乃至一個不帶溫度管理的驅(qū)動電路來節(jié)約成本*實現(xiàn)無需IC控制的驅(qū)動電路設(shè)計，此電路亦可使LED電流隨溫度改變*能夠使用較便宜減額值較高安全裕量較小的LED*過熱保護功能提高了可靠性*帶散熱片的熱機械設(shè)計更為簡單大多數(shù)LED用驅(qū)動電路形式具有一個共同點：即流經(jīng)LED的正向電流是通過固定電阻進行設(shè)置(參見圖2)。一般說來，流經(jīng)LEDILED的電流取決于Rout，即ILED1/Rout。由于Rout不隨溫度而變，因此LED

53、電流也不受溫度影響。將固定電阻換成隨溫度變化的電路，即可實現(xiàn)對LED電流的溫度管理。下列圖表闡明了如何使用PTC熱敏電阻來改善標(biāo)準(zhǔn)電路。示例1：有反饋回路的恒流源圖2中電路1為常用的驅(qū)動電路。其恒流源包括一條反饋回路。當(dāng)調(diào)節(jié)電阻兩端的反饋電壓達到因IC而異的VFB時，LED電流就不變了。LED電流因而被穩(wěn)定在ILED=VFB/Rout。圖2LED的傳統(tǒng)驅(qū)動方式圖3所示為上一電路改良型：此電路借由PTC熱敏電阻，生成隨溫度變化的LED電流。通過正確選擇PTC熱敏電阻、Rseries以及Rparallel，此電路與專用驅(qū)動IC和LED組合相匹配。其中，LED電流可經(jīng)由下列方程式計算得出：圖3所示電

54、路闡明了LED電流(參見圖3)的溫度依賴性。與針對最高運行溫度為60度的恒流源相比較，使用PTC熱敏電阻后LED電流可在0度和40度之間提升達40%，并且LED亮度也能提高同等百分比。圖3采用PTC熱敏電阻的溫度監(jiān)測和電流降頻示例2：調(diào)節(jié)電阻與LED無串聯(lián)的恒流源圖2所示電路2為另一常見的恒流源電路：電流通過連接驅(qū)動IC的電阻得以確定。然而在這種情況下，調(diào)節(jié)電阻并未與LED串聯(lián)。Rset和ILED之間的比率由IC規(guī)格明確。因此，運用20K的串聯(lián)電阻和TLE4241G型驅(qū)動IC，最終產(chǎn)生的LED電流為30mA。圖4所示為標(biāo)準(zhǔn)電路改良型，其中也含有一個PTC熱敏電阻，盡管此處采用WHPTC熱敏電阻

55、。在感測溫度，元件電阻可達4.7K，且容許誤差值為5(標(biāo)準(zhǔn)系列)或3(容許誤差值精確系列)。圖4所示為隨外界溫度而變化的LED電流。固定電阻Rseries容許誤差范圍小，在低溫時支配總電阻。只有在低于PTC熱敏電阻的感測溫度大約15K時，由于PTC熱敏電阻的阻值開始增加，電流才會開始下降。在感測溫度(總電阻=Rseries+RPTC=19.5K+4.7K=24.2K)時的電流大約為23mA。PTC電阻在溫度更高時急劇上升，迅速引發(fā)斷路，從而避免因溫度過高出現(xiàn)故障。圖4無分流測量之溫度記錄示例3：無IC簡單驅(qū)動電路如圖2所示電路3，LED也可在無驅(qū)動IC的情況下工作。圖示電路是通過車用電池驅(qū)動單

56、一200mALED。穩(wěn)壓器生成5V的穩(wěn)定電源電壓Vstab，以避免電源電壓出現(xiàn)波動。LED在Vstab處運作，電流則通過與LED串聯(lián)的電阻元件Rout決定。在這類電路中，通過下一則等式可算出獨立于溫度的正向電流，在此等式中，VDiode是一個LED的正向電壓：另一做法是將WHPTC的徑向引線式PTC熱敏電阻以及兩個固定電阻相組合后，替代上述固定電阻，如圖所示。由于LED電流的絕大部分流經(jīng)PTC熱敏電阻本身，因此需要選擇一個較大的徑向引線式元件。PTC將因為流經(jīng)電阻本身的電流而導(dǎo)致發(fā)熱，因此會一直減少電流，無論環(huán)境溫度為何(如圖5所示)。并聯(lián)兩個或更多片式PTC熱敏電阻會將電流分流，但此方案仍存

57、在局限性。圖5無需IC的溫度補償驅(qū)動電路電流值主要是通過適當(dāng)選擇兩個固定電阻來設(shè)置的。這兩個電阻也在改進電路方面也起到重要作用，因為它們將產(chǎn)生的LED正向電流的允差保持在較低水平。這在正常工作溫度范圍內(nèi)尤其重要，因為此時PTC熱敏電阻本身的阻值允差仍較高。第二個并聯(lián)固定電阻也能確保PTC不會在極端高溫情況下徹底關(guān)閉LED，因此，電流不會降至低于下列等式計算的所得值：這項性能在例如汽車電子這樣的應(yīng)用中極其重要，因為安全要求不允許照明燈徹底關(guān)閉。背景資料：LED的溫度依賴性像所有半導(dǎo)體一樣，LED的最高容許結(jié)點溫度不能超過，以免導(dǎo)致過早老化或者完全失效。如果結(jié)點溫度要保持在臨界值以下，那么外界溫度

58、升高時，最高容許正向電流則必須下降。不過，如果運用散熱器，在特定的外界溫度時正向電流可以增加。LED的光輸出隨著芯片結(jié)點溫度的升高而下降。上述情況主要發(fā)生在紅色和黃色LED，白色LED則與溫度關(guān)系較小。光照效率和正向電流保持同步增長，不過，安裝在結(jié)層和環(huán)境之間的LED所具備的高熱阻率可以降低乃至逆轉(zhuǎn)這種作用，這是因為隨著結(jié)點溫度的上升，發(fā)射光會降低。此外，當(dāng)結(jié)點溫度上升且LED正向電壓與溫度保持同步增長時，發(fā)射光的主波長會以+0.1nm/K的典型速率增長。各種白光LED驅(qū)動電路特性評比1996年，日亞化學(xué)的中村氏發(fā)現(xiàn)藍光LED之后，白光LED就被視為照明光源最具發(fā)展?jié)摿Φ慕M件，因此，有關(guān)白光L

59、ED性能的改善與商品化應(yīng)用，立即成為各國研究的焦點。目前,白光LED已經(jīng)分別應(yīng)用于公共場所的步道燈、汽車照明、交通號志、可攜式電子產(chǎn)品、液晶顯示器等領(lǐng)域。由于白光LED還具備豐富的三原色色溫與高發(fā)光效率的特性，一般認(rèn)為非常適用于液晶顯示器的背光照明光源，因此，各廠商陸續(xù)推出白光LED專用驅(qū)動電路與相關(guān)組件。鑒于此，本文就LED專用驅(qū)動電路的特性與今后的發(fā)展動向進行簡單闡述。1定電流驅(qū)動的理由1.1白光LED的光度以順向電流規(guī)范白光LED的順向電壓通常被規(guī)范成20mA時，最小為3.0V，最大為4.0V，也就是若單純施加一定的順向電壓時，順向電流會作大范圍的變化。圖1是從A、B兩家LED企業(yè)的產(chǎn)品

60、中隨機取三種白光LED樣品進行順向電壓與順向電流特性檢測的結(jié)果。根據(jù)檢測結(jié)果顯示，若利用3.4V順向電壓驅(qū)動上述六種白光LED時，順向電流會在1044mA范圍內(nèi)大幅變動。表1為白光LED的電氣與光學(xué)特性。由于白光LED的光度與色度是以定電流方式量測的，所以，為獲得預(yù)期的亮度與色度，通常是用定電流驅(qū)動。表2為光學(xué)坐標(biāo)的等級（rank）（IF=25mA，Ta=250C）。1.2避免順向電流超越容許電流值為確保白光LED的可靠性，基本上就是需要設(shè)法避免順向電流超過白光LED的絕對最大設(shè)計值（定格值）。圖2中，白光LED的定格最大順向電流為30mA，隨著周圍溫度的上升，容許順向電流則持續(xù)衰減，如果周圍