高功率LED恒流源串聯(lián)驅動(dòng)器的設計

摘要：本文著(zhù)重介紹任意個(gè)(1~20個(gè))高功率LED串聯(lián)的恒流源驅動(dòng)器。它能有效克服并聯(lián)LED驅動(dòng)器的缺點(diǎn)，明顯擴展和提高了市場(chǎng)上已出現的高功率LED串聯(lián)驅動(dòng)器的應用范圍和性能。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)驅動(dòng)器；恒流源；高功率LED

引言

隨著(zhù)大功率LED的問(wèn)世，因其發(fā)光效率是一般熒光燈或白熾燈的5~7倍，節能效果十分顯著(zhù)。因而，大功率LED具有廣泛的應用前景。目前，單個(gè)大功率LED已有1W、3W、5W和10W，已被大量使用的是1W和3W的大功率LED，采用多個(gè)大功率LED串聯(lián)和并聯(lián)，其組合輸出功率已達70W~100W。

大功率LED雖具有發(fā)光效率高和節能的優(yōu)點(diǎn)，但其管壓降的不一致卻是需要克服的缺點(diǎn)。其次，大功率LED的溫度特性較差。隨著(zhù)結溫和環(huán)境溫度的改變，其管子的電流和發(fā)光效率變化很大，這也給使用帶來(lái)了不便。

由于大功率LED存在以上缺點(diǎn)，人們在使用時(shí)多采用兩種驅動(dòng)方案：1.恒壓源驅動(dòng)。即采用多個(gè)LED并聯(lián)后用恒壓源驅動(dòng)。這樣,由于LED的管壓降不一致，使得二極管的電流不一致，從而其發(fā)光效率也大不一樣。在大功率LED中，此方案應用較少。2.恒流源驅動(dòng)。由于大功率LED的管壓降不一致，另外，LED受其結溫和環(huán)境溫度的影響較大，所以，用多個(gè)LED串聯(lián)，并用恒流源驅動(dòng)能有效克服上述缺點(diǎn)。

大功率LED的主要特性

工作波長(cháng)

大功率LED的工作波長(cháng)與其發(fā)光的顏色有關(guān)。例如，冷白光LED的工作波長(cháng)在525埃~600埃之間, 而暖白光LED的工作波長(cháng)在525埃~675埃之間。

正向壓降

大功率LED的正向電壓每變化0.1V時(shí)，其電流變化約100mA.

工作電流與發(fā)光強度的關(guān)系

大功率LED的發(fā)光強度與其結溫和環(huán)境溫度有關(guān)。這主要是由于溫度升高時(shí)，其工作電流也相應減小，同樣，LED的發(fā)光強度與其工作電流的關(guān)系近似為線(xiàn)性，對于1W和3W的LED，其工作電流每減少100mA，發(fā)光強度減少約15%。

高功率LED串聯(lián)恒流

源驅動(dòng)器的原理

目前，市場(chǎng)上出現的高功率LED串聯(lián)驅動(dòng)器有其局限性，一般為3~6個(gè)LED串聯(lián)，且個(gè)數要一定，不能任意聯(lián)接。本文提出一種任意個(gè)（1~20個(gè)）LED串聯(lián)的恒流源驅動(dòng)方案，如圖1所示，其工作原理如下：

以1W的LED為例，其額定電流為350mA。由于某種原因使LED電流減小時(shí)，恒流源電路采集到變化(減小)的電流值，進(jìn)行放大后，通過(guò)U1傳輸給控制電路?？刂齐娐穼Σ蓸有盘栠M(jìn)行反相處理，輸出脈沖寬度增大。寬度增大的輸出脈沖驅動(dòng)功率轉換級的功率管D5，使得次級輸出電壓增加。這樣，串聯(lián)LED兩端的電壓也增大，于是，流過(guò)LED的電流也增大，這就維持了LED的電流恒定。同樣，若由于某種原因，使LED的電流增大時(shí)，其控制過(guò)程相反。這種恒流源驅動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)就在于：不管LED的管壓降差異有多大，其結溫和環(huán)境溫度的變化引起二極管的電流變化有多大，都能通過(guò)高速的恒流源電路的快速調整，來(lái)維持LED的電流恒定。

高功率LED恒流源

驅動(dòng)器設計時(shí)要注意的問(wèn)題

設計高功率LED恒流源驅動(dòng)器時(shí)應注意如下幾點(diǎn)：

1 根據串聯(lián)LED的個(gè)數來(lái)選擇控制電路的控制芯片。因為L(cháng)ED的個(gè)數不同，所需芯片的輸出功率也就不同。圖1中選擇的是ICE 2A165，也可選擇其它類(lèi)似的開(kāi)關(guān)電源控制芯片。

2 開(kāi)關(guān)電源變壓器的漏感應盡量小，否則會(huì )使驅動(dòng)器的可靠性降低。因為變壓器的漏感大，在開(kāi)關(guān)截止的瞬間會(huì )產(chǎn)生很高的反向尖峰電壓，嚴重時(shí)有可能超過(guò)控制開(kāi)關(guān)的耐壓，而使芯片擊穿，造成驅動(dòng)器的可靠性大大降低。開(kāi)關(guān)電源變壓器T1是該產(chǎn)品的關(guān)鍵件，有必要在專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家制作。

3 恒流源電路的工作速度要快，這樣可以使LED更安全。因為本文提出的LED串聯(lián)驅動(dòng)器是任意個(gè)（1~20個(gè)）串聯(lián)，這樣就要求開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓變化速度要快，若調整速度不快，則可能造成LED的損壞。

結語(yǔ)

實(shí)踐證明，本文提出的高功率LED恒流源驅動(dòng)器的方案是可行的，并且與其它驅動(dòng)器相比，成本較低，從而具有廣泛的應用前景。