淺析白光LED照明特點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)器類型之間的聯(lián)系

　　一、半導(dǎo)體照明特點(diǎn)

　　電子元件二極管中半導(dǎo)體發(fā)光二極管是常用的一種類型。發(fā)光二極管又稱為光發(fā)射二極管（LightEmittingDiode,簡寫為LED），是一種可將電能變?yōu)楣饽艿囊环N器件，屬于固態(tài)光源。LED是半導(dǎo)體器件通過PN結(jié)實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換，它有如下的特點(diǎn)：

　　（一）壽命長，響應(yīng)快

　　一般來說，普通白熾燈的壽命約為1000h,熒光燈壽命約10000h,而LED的壽命可達(dá)2--10萬h,可見壽命長的多。LED發(fā)光的相應(yīng)快，它的相應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)，熒光燈為0.1ms,日光燈一般為毫秒級(jí)。

　　（二）體積小，結(jié)構(gòu)牢固

　　LED是用環(huán)氧樹脂封裝固態(tài)光源，其結(jié)構(gòu)既不像白熾燈有玻璃泡、燈絲等易損壞部件，也不象熒光燈有體積大的燈管和附件，它是一種全固態(tài)結(jié)構(gòu)，因此能經(jīng)得起震動(dòng)、沖擊而不至損壞，而且體積也相對(duì)減小，重量也輕，成本低。綜上所述，LED是一種符合綠色照明要求的光源。

　?。?STRONG>三）安全、節(jié)能、不引起環(huán)境污染

　　發(fā)光二極管的正向工作電壓低，為（1.5-3.0）V,工作電流小，為（5-150）MA,由此工作安全性好。LED在發(fā)光過程中，只有很少一部分的電能變?yōu)闊崮?，大部分都變?yōu)榱斯饽埽雽?dǎo)體燈采用發(fā)光二極管作為新光源，在與普通白熾燈保持同樣亮度下，其耗電量僅為后者的十分之一，因此能耗小。隨著技術(shù)的進(jìn)步，它將成為一種新型的照明光源。目前白光LED的光效已經(jīng)達(dá)到401m/W,優(yōu)于白熾燈，次于熒光燈（60lm/w~200lm/W）。此外，現(xiàn)在使用的白熾燈工作的過程中，發(fā)出過多的熱量，影響環(huán)境溫度；而廣泛使用的熒光燈、汞燈等光源中含有危害人體健康的汞。這樣在發(fā)光過程和廢棄的燈管都會(huì)對(duì)人體的人身健康和環(huán)境造成危害。而LED則沒有這些問題，是一種無污染的光源。

　　二、控制電路主要功能和結(jié)構(gòu)

　　控制電路要實(shí)現(xiàn)的主要功能是：第一通過控制，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，要求保證兩個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度要高等，使正、反向平均磁通相等，不產(chǎn)生偏磁；起動(dòng)時(shí)，一定要限制脈寬，即必須要軟起動(dòng)，使脈寬在啟動(dòng)最初若干個(gè)周期中慢慢上升；防止直通；第二輸入與輸出要隔離；第三輸出電壓穩(wěn)定；第四電路的過流保護(hù)；

　　白色發(fā)光LED照明特點(diǎn)及其驅(qū)動(dòng)器類型

　　控制電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，PWM控制部分實(shí)現(xiàn)占空比大范圍可調(diào)，即輸出電壓大范圍可調(diào)，為了防止晶體管直通，占空比要小于45%.因此選擇TL494做為控制電路的主要元件。

　　三、驅(qū)動(dòng)方式

　　實(shí)際制作半導(dǎo)體燈時(shí)，常常使用多只發(fā)光管，這就有個(gè)發(fā)光管的連接方式問題。對(duì)于發(fā)光管來說，應(yīng)該優(yōu)先選用串聯(lián)連接。

　　白色發(fā)光LED照明特點(diǎn)及其驅(qū)動(dòng)器類型

　　發(fā)光管的管壓降呈現(xiàn)負(fù)的溫度系數(shù)，直接并聯(lián)。各并聯(lián)發(fā)光管管壓降不可能完全相同，這樣并聯(lián)管之間的電流就會(huì)略有差異，使用時(shí)管壓降略低的管電流略大，其溫升就會(huì)比其他相并聯(lián)的管高，溫升高的管管壓降會(huì)降低的比較多，這樣就導(dǎo)致其電流進(jìn)一步加大，電流大引起更大的溫升，使其管壓降進(jìn)一步降低，如此熱/電正反饋使電流逐漸向管壓降小的發(fā)光管偏移，最終導(dǎo)致其失效。因此，應(yīng)該優(yōu)先串聯(lián)使用發(fā)光管。串聯(lián)使用只有一個(gè)問題，即一只LED不亮導(dǎo)致此路其他發(fā)光管都不亮。但實(shí)際使用證明，在驅(qū)動(dòng)電流正常的情況下，即使發(fā)光管自身發(fā)生故障一般也保持通路狀態(tài)，其他發(fā)光管照樣亮。如果驅(qū)動(dòng)器損壞大電流沖擊燒毀發(fā)光管，常常會(huì)使發(fā)光管內(nèi)部引線燒斷開路，但是，驅(qū)動(dòng)器都?jí)牧司褪前l(fā)光管并聯(lián)整個(gè)燈也不亮了。所以還是應(yīng)該優(yōu)先選用發(fā)光管串聯(lián)結(jié)構(gòu)。如果使用的管數(shù)較多時(shí)全部串聯(lián)不可能，也只好連串帶并，但各串并聯(lián)管之間必須要有均流措施，最簡單的均流措施就是在每一串并聯(lián)管中串聯(lián)一個(gè)電阻n牽制電流的偏移。電阻上的壓降太大，使功耗增加，壓降太小則均流效果不好，一般可以取串聯(lián)LED燈總壓降的5%左右。

四、LED驅(qū)動(dòng)器分類

　　實(shí)際應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)器按照工作特點(diǎn)可以分為兩大類：直流供電的驅(qū)動(dòng)器和交流供電的驅(qū)動(dòng)器。

　　（一）直流驅(qū)動(dòng)器

　　直流驅(qū)動(dòng)器使用直流電供電，根據(jù)不同的應(yīng)用可以有串聯(lián)降壓型；升壓型：變換器型三種電路結(jié)構(gòu)。

　　1、直流降壓型驅(qū)動(dòng)器

　　直流降壓型驅(qū)動(dòng)器的基本原理是用開關(guān)器件配合電抗性器件對(duì)外界電源降壓限流以后驅(qū)動(dòng)發(fā)光管工作。串聯(lián)降壓型驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單，變換效率比較高。串聯(lián)降壓驅(qū)動(dòng)器比較適合用于輸入電壓和負(fù)載管壓降差別不太大的情況下驅(qū)動(dòng)發(fā)光管。這種驅(qū)動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是一旦主開關(guān)器件損壞大電流會(huì)直接通過發(fā)光管使發(fā)光管燒毀。顯而易見，這種方案當(dāng)供電電壓低于負(fù)載管壓降時(shí)不能使用。

　　2、直流升壓型驅(qū)動(dòng)器

　　直流升壓型驅(qū)動(dòng)器的基本原理是用開關(guān)器件配合電抗性器件儲(chǔ)能升壓限流的方式工作的。升壓驅(qū)動(dòng)器的變換效率也比較高。這種方案制作的驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是自身出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)損壞發(fā)光管。升壓型驅(qū)動(dòng)器只能用在負(fù)載管壓降始終高于電源電壓的情況。如果負(fù)載管壓降低于電源電壓驅(qū)動(dòng)器會(huì)失控，大電流直接經(jīng)過發(fā)光管使發(fā)光管燒毀。輸入直流低電壓時(shí)所用的發(fā)光管數(shù)量少可以選用降壓驅(qū)動(dòng)器也可以選用升壓驅(qū)動(dòng)器，盡量串聯(lián)不并聯(lián)或者少并聯(lián)發(fā)光管。如果發(fā)光管數(shù)量多應(yīng)該選用升壓驅(qū)動(dòng)器，也是盡量串聯(lián)不并聯(lián)或者少并聯(lián)發(fā)光管。

　　3、直流變換器型驅(qū)動(dòng)器

　　變換器型驅(qū)動(dòng)器n町用開關(guān)器件配合高頻變壓器實(shí)現(xiàn)能量從初級(jí)到次級(jí)的傳輸，同時(shí)做電壓/電壓變換驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管工作。這種驅(qū)動(dòng)器輸出端的電壓不受輸入電壓的制約，可以按照所需要串聯(lián)的發(fā)光管數(shù)任意設(shè)計(jì)，應(yīng)用靈活，適合用在供電電壓在負(fù)載管壓降附近波動(dòng)的情況，也適合供電電壓和負(fù)載管壓降差別很大的情況。其缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，變換效率比以上兩種類型的驅(qū)動(dòng)器略低。如果輸入直流高電壓驅(qū)動(dòng)小功率管可以用串聯(lián)降壓驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)大功率管從安全角度考慮應(yīng)該選用變換器結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器。

　　（二）交流驅(qū)動(dòng)器

　　交流驅(qū)動(dòng)器使用交流市電供電，根據(jù)不同的應(yīng)用也分為降壓型、升壓型、變換器型三種電路類型。交流驅(qū)動(dòng)器和直流驅(qū)動(dòng)器的區(qū)別除了需要對(duì)輸入的交流電做整流濾波之外，從安全角度考慮還存在一個(gè)隔離和不隔離的問題。

　　1、交流串聯(lián)降壓型驅(qū)動(dòng)器

　　交流串聯(lián)降壓型驅(qū)動(dòng)器n31把輸入的交流市電整濾波后直接用開關(guān)器件和電抗性器件對(duì)輸入的高電壓進(jìn)行降壓限流。這種