LED照明的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(08-100)

　　引言

　　隨著LED的生產(chǎn)成本下降，其使用愈發(fā)普遍，所涵蓋的應(yīng)用范圍從手持終端設(shè)備到車載，再到建筑照明。LED的高可靠性(使用壽命超過(guò)50,000個(gè)小時(shí))、較高的效率(>120流明/瓦)以及近乎瞬時(shí)的響應(yīng)能力使其成為極具吸引力的光源。與白熾燈泡200mS的響應(yīng)時(shí)間相比，LED會(huì)在短短5ns響應(yīng)時(shí)間內(nèi)發(fā)光。因此，目前它們已在汽車行業(yè)的剎車燈中得到廣泛采用。

　　驅(qū)動(dòng)LED

　　驅(qū)動(dòng)LED并非沒(méi)有挑戰(zhàn)。可調(diào)的亮度需要用恒定電流來(lái)驅(qū)動(dòng)LED，并且無(wú)論輸入電壓如何都必須要保持該電流的恒定。這與僅僅將白熾燈泡連接到電池來(lái)為其供電相比更具有挑戰(zhàn)性。

　　LED具有類似于二極管的正向V-I特性。在低于LED開啟閾值(白光LED的開啟電壓閾值大約為3.5V)時(shí)，通經(jīng)該LED的電流非常小。在高于該閾值時(shí)，電流會(huì)以正向電壓形式成指數(shù)倍遞增。這就允許將LED定型為帶有一個(gè)串聯(lián)電阻的電壓源，其中帶有一則警示說(shuō)明：本模型僅在單一的工作DC電流下才有效。如果LED中的DC電流發(fā)生改變，那么該模型的電阻也應(yīng)隨即改變，以反映新的工作電流。在大的正向電流下，LED中的功率耗散會(huì)使設(shè)備發(fā)熱，此舉將改變正向壓降和動(dòng)態(tài)阻抗。在確定LED阻抗時(shí)充分考慮散熱環(huán)境是非常重要的。

　　當(dāng)通過(guò)降壓穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，LED常常會(huì)根據(jù)所選的輸出濾波器排列來(lái)傳導(dǎo)電感的AC紋波電流和DC電流。這不僅會(huì)提高LED中電流的RMS振幅，而且還會(huì)增大其功耗。這樣就可提高結(jié)溫并對(duì)LED的使用壽命產(chǎn)生重要影響。如果我們?cè)O(shè)定一個(gè)70%的光輸出限制作為L(zhǎng)ED的使用壽命，那么LED的壽命就會(huì)從74攝氏度度下的15,000小時(shí)延長(zhǎng)到63攝氏度度下的40,000小時(shí)。LED的功率損耗由LED電阻乘以RMS電流的平方再加上平均電流乘以正向壓降來(lái)確定。由于結(jié)溫可通過(guò)平均功耗來(lái)確定，因此即使是較大的紋波電流對(duì)功耗產(chǎn)生的影響也不大。例如，在降壓轉(zhuǎn)換器中，等于DC輸出電流(Ipk-pk=Iout)的峰至峰紋波電流會(huì)增加不超過(guò)10%的總功率損耗。如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上面的損耗水平，那么就需要降低來(lái)自電源的AC紋波電流以便使結(jié)溫和工作壽命保持不變。一條非常有用的經(jīng)驗(yàn)法則是結(jié)溫每降低10攝氏度，半導(dǎo)體壽命就會(huì)提高兩倍。實(shí)際上，由于電感器的抑制作用，因此大多數(shù)設(shè)計(jì)就趨向于更低的紋波電流。此外，LED中的峰值電流不應(yīng)超過(guò)廠商所規(guī)定的最大安全工作電流額定值。

　　拓?fù)溥x擇

　　表1中所顯示的信息有助于為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器選擇最佳的開關(guān)拓?fù)洹３@些拓?fù)渲?，您還可使用簡(jiǎn)易的限流電阻器或線性穩(wěn)壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED，但是此類方法通常會(huì)浪費(fèi)過(guò)多功率。所有相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)包括輸入電壓范圍、驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量、LED電流、隔離、EMI抑制以及效率。大多數(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路都屬于下列拓?fù)漕愋停航祲盒汀⑸龎盒?、降?升壓型、SEPIC和反激式拓?fù)洹?/p>

　　表1備選的LED