照明級白光LED的驅(qū)動與應用

    為了保證照明級白光LED不僅能得到良好的應用，而且能獲得較高的使用效率，首先是需要使其滿足一定的應用條件，其次是需要采用相適應的驅(qū)動電路來滿足LDE工作的參數(shù)配合要求。

    一、應用要求

    1、驅(qū)動電路是一種專為LED供電的特種電源，要具有簡單的電路結(jié)構(gòu)、較小的占用體積，以及較高的轉(zhuǎn)換效率。

    2、驅(qū)動電路的輸出電參數(shù)(電流、電壓)要與被驅(qū)動的LED的技術(shù)參數(shù)相匹配，滿足LED的要求，并具有較高精度的恒流控制、合適的限壓功能。多路輸出時，每一路的輸出都要能夠單獨控制。

    3、具有線性度較好的調(diào)光功能，以滿足不同應用場合對LED發(fā)光亮度調(diào)節(jié)的要求。

    4、在異常狀態(tài)(LED開路、短路、驅(qū)動電路故障)時，電路能夠?qū)﹄娐繁旧�、LED和使用者都有相應的保護作用。

    5、驅(qū)動電路工作時，對其他電路的正常工作干擾少，滿足相關(guān)的電磁兼容性要求。

    二、線性驅(qū)動應用

    線性驅(qū)動應用是一種較為簡單和較為直接的驅(qū)動應用方式。在照明級白光LED應用中，雖然存在著效率低、調(diào)節(jié)性差等問題，但是由于其電路簡單、體積小巧，能滿足一般要求，因此在一些特定的場合應用較多。

    1、穩(wěn)壓電源Vdd+鎮(zhèn)流電阻R 方式圖1為穩(wěn)壓電源+鎮(zhèn)流電阻的驅(qū)動方式，電路的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低。于與LED串聯(lián)的電阻上的附加損耗較大，并且線性穩(wěn)壓電源Vdd自身的功耗也較大，因此兩者疊加在一起所得到總體的效率很低(<50％)，并且LED電流的控制精度低、亮度不可調(diào)節(jié)，所以一般只應用于較小功率、短時間照明的場合，如LED手電筒、應急照明燈。

    2、穩(wěn)流電源Vdd+鎮(zhèn)流電阻R+電子開關(guān)S 方式：圖2示出的驅(qū)動方式是圖3驅(qū)動方式的改進方式，其優(yōu)點不僅提高了LED電流的控制精度，而且LED的亮度也可以通過改變電子開關(guān)S的通斷比來調(diào)節(jié)。然而，由于串聯(lián)電阻和線性穩(wěn)流電源的附加損耗均較高，因此所得到的總體效率仍然很低，具體的應用范圍受到較大的限制。

    三、開關(guān)型驅(qū)動應用

    利用開關(guān)型驅(qū)動可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率，開關(guān)型驅(qū)動。

    應用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類。

    1、降壓式開關(guān)驅(qū)動方式：降壓式開關(guān)驅(qū)動是針對電源電壓高于LED的端電壓或者是多個LED采用并聯(lián)驅(qū)動情況下的應用。

    電路的主要原理是利用按照要求通斷的電子開關(guān)S所得到的斬波電流，來得到滿足LED工作時要求的電流lf值，通過電流的負反饋作用(由R0進行電流取樣)使得流經(jīng)LED的電流If穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，同時可以兼有一定的調(diào)光功能。圖中的電感L的作用是起到S開通時儲能和S關(guān)斷后的續(xù)流作用，以減少流過LED電流If的波動。

    2、升壓式開關(guān)驅(qū)動升壓式開關(guān)驅(qū)動是針對電源電壓低于LED的端電壓或者是多個LED采用串聯(lián)驅(qū)動情況下的應用。

　　電路的工作原理是利用按照要求通斷的電子開關(guān)S的通斷作用。在S開通時電源Vdd給電感L儲能，S關(guān)斷后L上的電壓極性反轉(zhuǎn)與電源電壓Vf相疊加來得到滿足LED工作時要求的電流值If和電壓值 Vr，通過電流負反饋作用(由R0進行電流取樣)，使得流過LED的電流If穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，同時可以兼有一定范圍的調(diào)光功能。

    四、調(diào)光應用方式

    照明級白光LED不適合采用線性手過改變段來調(diào)節(jié)其發(fā)光的亮度，應該采用電流If的幅值不變(LED的工作電流)，只改變If，單位時間內(nèi)電流脈j中寬度的方式來調(diào)光，因為這樣不會改變其發(fā)光的光譜而造成白光的偏色。常用的調(diào)光應用主要采用以下幾種方式：

    1、脈寬調(diào)制方式：脈寬調(diào)制是一種常見的調(diào)節(jié)LED亮度的方式。通過改變加在LED上的矩形脈沖電流的寬度大，使LED上得到的平均電流在較大的范圍內(nèi)改變，可以獲得較大范圍的調(diào)光效果。

    2、頻率調(diào)制方式：頻率調(diào)制是另一種調(diào)節(jié)LED亮度的方式。保持加在LED上的矩形脈沖電流(幅值不變)的寬度不變，通過改變單位時間加在LED上的矩形脈；中電流的個數(shù)多少，使LED上得到的平均電流在較大的范圍內(nèi)發(fā)生變化，使得LED亮度具有較大范圍的調(diào)節(jié)。

    3、位角調(diào)制方式：位角調(diào)制是采用一串含有二進制序列脈沖，并且序列脈沖的每一位寬度都按照其位值的比例來延展。通過改變單位時間加在LED上的矩形脈；中電流占有位值所延展的寬度，使LED上得到的平均電流在較大的范圍內(nèi)發(fā)生變化，以調(diào)節(jié)LED的亮度。

    總之，照明級白光LED是一種可用于替代普通照明的大功率固體發(fā)光器件，雖然受制于目前的價格，在一定程度上制約了應用的速度，但是由于其具有的優(yōu)良性能所使然，隨著研發(fā)技術(shù)的不斷進步，可以預言照明級白光LED一定具有良好的應用前景。

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