一種線性恒流的LED驅(qū)動電路設(shè)計

LED是冷光源，工作電壓低、光效高，被認(rèn)為是21世紀(jì)照明的新光源。然而，目前LED照明設(shè)備投有得到普及應(yīng)用的關(guān)鍵問題有兩個，一是價格偏高；二是控制電路不穩(wěn)定導(dǎo)致LED壽命大大降低。據(jù)統(tǒng)計，目前LED白光照明燈具出現(xiàn)的失效故障，70％左右是電源問題，20％左右是線路和結(jié)構(gòu)問題，只有不到10％是LED單管的本身質(zhì)量問題，所以電源管理方案的選擇對于節(jié)能而言也舉足輕重，這就要求在驅(qū)動電路設(shè)計中選擇最合適的AC-DC驅(qū)動器。因此可靠、低成本的控制電路是LED照明推廣普及的前提。
由LED的電學(xué)特性可知，LED的平均正向電流隨著正向電壓的增大呈現(xiàn)大幅度的線性增長，LED在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動將引起LED電流的很大變化，且電流對LED結(jié)溫影響很大，過大的電流很容易導(dǎo)致LED燈珠結(jié)溫升高而損壞。此外，由LED的光學(xué)特性可知隨著正向電流的增加，LED光通量隨之增大，即亮度增加。因此為了保持LED發(fā)光亮度的恒定，就要保證LED正向電流的穩(wěn)定。因此設(shè)計合理的驅(qū)動電源對于LED照明燈具就顯得十分重要。
本文提出了一種LED線性恒流驅(qū)動電路，該電路具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、體積小等特點，很適合做室內(nèi)照明LED燈具(如LED日光燈)的驅(qū)動電源。

1 LED線性恒流驅(qū)動電路
LED燈在使用時需要多顆燈珠串聯(lián)或者并聯(lián)起來才能工作，采用并聯(lián)方式驅(qū)動多只LED雖然所需的電壓較低，但由于每只LED的正向壓降不同，使得每只LED的亮度不同，除非采用單獨的調(diào)節(jié)的方式來保證每只LED有相同的亮度。所以并聯(lián)方式要保證亮度均勻一致，實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。而采用串聯(lián)方式能夠保證流過每只LED的電流相同，亮度一致，是目前常用的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)采用串聯(lián)型的驅(qū)動方式時，如果其中一個或幾個LED發(fā)生故障而斷路(短路對電路影響較小可忽略)，會使電路發(fā)生斷路而不能正常工作。為了避免此缺陷，可在每個LED兩端反向并聯(lián)一個穩(wěn)壓管(如圖l所示)，當(dāng)某個LED燈珠發(fā)生斷路時，其并聯(lián)的穩(wěn)壓管投人工作，保證了串聯(lián)燈珠電流不變。要注意的是，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值要比LED的導(dǎo)通電壓要高，否則并聯(lián)的穩(wěn)壓管會分流掉一部分電流而使LED將變暗甚至不亮。

本文采用串聯(lián)驅(qū)動方式，其LED線性恒流控制電路如圖2所示。

圖中，Vz1、Vz2、VQ1、VQ2、R1、R2構(gòu)成線性恒流源，它保證了流過每只白光LED的電流相同，得到均勻的亮度。LED驅(qū)動電源采用市電直接整流濾波，得到控制LED的直流工作電壓，無需升壓或降壓處理，故電源驅(qū)動電路簡潔，且電源效率高。所使用的LED是高亮度的白光LED(工作電壓范圍為：3．0～3．2V)，利用94個LED燈珠組成LED日光燈。
下面，進(jìn)行線性恒流源電路的工作原理分析，電路采用互補型兩端恒流源結(jié)構(gòu)，如圖3所示。