LED驅(qū)動原理介紹及應(yīng)用案例

本文首先介紹了特種照明的應(yīng)用環(huán)境，然后，詳細闡述了利用DC/DC穩(wěn)壓器實現(xiàn)恒壓轉(zhuǎn)恒流設(shè)計的基本原理和實際案例，并說明了大功率LED驅(qū)動器設(shè)計與散熱部分設(shè)計應(yīng)該注意的事項，最后指出了大功率LED新應(yīng)用對驅(qū)動器設(shè)計提出的新要求，給出了國家半導(dǎo)體公司的完整解決方案的指南，它有助于從事LED照明行業(yè)的電子設(shè)計工程師全面掌握最新的LED驅(qū)動器系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。

雖然大功率LED現(xiàn)在還不能大規(guī)模取代傳統(tǒng)的白熾燈，但它們在室內(nèi)外裝飾、特種照明方面有著越來越廣泛的應(yīng)用，因此掌握大功率LED恒流驅(qū)動器的設(shè)計技術(shù)，對于開拓大功率LED的新應(yīng)用至關(guān)重要。LED按照功率和發(fā)光亮度可以劃分為大功率LED、高亮度LED及普通LED。一般來說，大功率LED的功率至少在1W以上，目前比較常見的有1W、3W、5W、8W和10W。

恒流驅(qū)動和提高LED的光學(xué)效率是LED 應(yīng)用設(shè)計的兩個關(guān)鍵問題，本文首先介紹大功率LED的應(yīng)用及其恒流驅(qū)動方案的選擇指南，然后以美國國家半導(dǎo)體(NS)的產(chǎn)品為例，重點討論如何巧妙應(yīng)用LED恒流驅(qū)動電路的采樣電阻提高大功率LED的效率，并給出大功率LED驅(qū)動器設(shè)計與散熱設(shè)計的注意事項。

驅(qū)動芯片的選擇

LED驅(qū)動只占LED照明系統(tǒng)成本的很小部分，但它關(guān)系到整個系統(tǒng)性能的可靠性。目前，美國國家半導(dǎo)體公司的LED驅(qū)動方案主要定位在中高端LED照明和燈飾等市場。燈飾分為室內(nèi)和室外兩種，由于室內(nèi)LED燈所應(yīng)用的電源環(huán)境有AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器兩種方式，所以驅(qū)動芯片的選擇也要從這兩方面考慮。

圖1：利用DC/DC穩(wěn)壓器FB反饋端實現(xiàn)從恒壓驅(qū)動(左圖)到恒流驅(qū)動(右圖)的轉(zhuǎn)換。

1. AC/DC轉(zhuǎn)換器

AC/DC分為220V交流輸入和12V交流輸入。12V交流電是酒店中廣泛應(yīng)用的鹵素?zé)舻碾娫?，現(xiàn)有的LED可以在保留現(xiàn)有交流12V的條件下進行設(shè)計。針對替代鹵素?zé)舻脑O(shè)計，美國國家半導(dǎo)體LM2734的主要優(yōu)勢是體積小、可靠性高、輸出電流高達1A，恰好適合鹵素?zé)魺艨谥睆叫〉奶攸c。

取代鹵素?zé)糁?，LED燈一般做成1W或3W。LED燈與鹵素?zé)粝啾扔袃纱髢?yōu)勢：(1)光源比較集中，1W照明所獲得的亮度等同于十幾瓦鹵素?zé)舻牧炼?，因此比較省電；(2) LED燈的壽命比鹵素?zé)糸L。

LED燈的主要弱點是燈光的射角太窄，成本相對較高。但從長遠來看，由于LED燈的壽命較長，所以還是具有非常大的成本優(yōu)勢。220V AC/DC轉(zhuǎn)換器(例如LM5021)主要鎖定舞臺燈和路燈市場。

圖2：在FB反饋端和RFB之間放置一個運算放大器以降低功耗。