驱动电路是LED(发光二极管)产品的重要组成部分,无论在照明、背光源还是显示板领域,驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。 LED的发光原理是在它两端加上正向电压,使半导体中少数和多数载流子发生复合,放出过剩能 量,从而引起光子的发射。 LED驱动电路的主要功能是将交流电压转换为恒流电源,同时按照LED器件的要求完成与LED的电压和电流的匹配。 调光方式 传统调光方式;PWM(脉宽调制),利用简单数位脉冲,反覆开关LED驱动器,系统只需要提供宽、窄不同的数位式脉冲,即可简单地实现改变输出电流,从而调节LED的亮度。 优点;能够提供高品质白光,应用简单,效率高; 致命缺点;易产生电磁干扰,有时甚至会产生人耳能听见的杂讯。 LED驱动电路的重要任务;升压 电感升压和电荷泵升压是两种不同的拓扑模式。 “由于LED是由电流驱动的,而电感在进行电流转换时效率最高,因此电感升压方式最大优点就是效率高,如果设计得当可以超过90%; 缺点,就是电磁干扰很强,对手机等通信产品的系统要求就非常高。 随着电荷泵的出现,采用电荷泵的升压方式其效率将低于电感升压。 产品设计者必须面对的问题;提高驱动电路的转换效率。 利于延长可携式产品待机时间,同时解决LED散热问题,特别是使用大功率LED的照明领域 1)LED在工作时需要有稳流、稳压的元件;应具备自身承担的分压高,功耗小特性,否则较高效率的LED因驱动电路工作功耗太大 ,而使总体系统效率大为降低。 2)尽可能不采用电阻或串联稳压电路来作为LED驱动器的限流主电路;而采用电容、电感或有源开关电路等高效电路,这样才能保证LED系统的高效率。 采用串联式集成恒功率输出电路,可以使LED的光输出在很宽的电源范围内保持恒定,但一般的IC电路会因此而使效率有所下降。采用有源开关电路可以保证在较高的转换效率下实现电源电压大幅度变化时恒功率输出。 但是以其独特的长处,可以在安全特地电压(游泳池、划水池内水下灯具、矿灯)条件下高效工作。此外,在直接采用绿色电能(太阳能、风能等),以及应急照明方面也有着其独特的优势。尤其在调光方面,LED不仅可实现0~100%的调光,并且可保证在整个调光过程保持较高光效,并且不损害LED的寿命,而气体放电灯则很难做到这一点。 要求 LED驱动电路除了要满足安全要求外,另外的基本功能应有两个方面: 一)尽可能保持恒流特性,尤其在电源电压发生±15%的变动时,仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。主要原因是: 1、避免驱动电流超出最大额定值,影响其可靠性。 2、获得预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。 二)是驱动电路应保持较低的自身功耗,这样才能使LED的系统效率保持在较高水准。 直流控制 LED是由电流驱动的器件,其亮度与正向电流呈比例关系。有两种方法可以控制正向电流。 第一种方法是采用LED V-I曲线来确定产生预期正向电流所需要向LED施加的电压。其实现方法一般采用一个电压电源和一个镇流电阻器。如下所述,此方法有 多项不足之处。LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化。如果额定正向电压为3.6V,则图1中LED的电流为20mA。如果电压变为 4.0V,这是温度或制造变化引起的特定压变,那么正向电流则降低到14mA。正向电压变化11%会导致更大的正向电流变化,达30%。另外,根据可用的 输入电压,镇流电阻的压降和功耗会浪费功率和降低电池使用寿命。 第二种方法也是首选的LED电流调整方法是利用恒流电源来驱动LED。 高效率 便携式应用中电池使用寿命是至关重要的。LED驱动器如果实用,就必须具备高效性。LED驱动器的效率测量与典型电源的效率测量不同。典型电源效率测量的 定义是输出功率除以输入功率。而对于LED驱动器来说,输出功率并非相关参数。重要的是产生预期LED亮度所需要的输入功率值。这可以简单地通过使LED 功率除以输入功率来确定。 请注意:如果这样定义效率的话,则电流检测电阻器中的功耗会导致电源功率耗散。通过图3所示的公式,我们可以看出较小的电流传感 电压会产生较高效率的LED驱动器。图4说明了选用0.25V参考电压的电源与选用1V参考电压的电源相比,二者的效率提高情况。较低的电流传感电压电源 更为有效,无论输入电压或LED电流如何,只要其他条件相同,较低的参考电压都可以提高效率并延长电池的使用寿命。