白光LED的驱动与应用

2012-06-14 15:26:35 admin 7

为了保证照明级白光LED不仅能得到良好的应用,而且能获得较高的使用效率,首先是需要使其满足一定的应用条件,其次是需要采用相适应的驱动电路来满足LED工作的参数配合要求。

  一、应用要求

  1、驱动电路是一种专为LED供电的特种电源,要具有简单的电路结构、较小的占用体积,以及较高的转换效率。

  2、驱动电路的输出电参数(电流、电压)要与被驱动的LED的技术参数相匹配,满足LED的要求,并具有较高精度的恒流控制、合适的限压功能。多路输出时,每一路的输出都要能够单独控制。

  3、具有线性度较好的调光功能,以满足不同应用场合对LED发光亮度调节的要求。

  4、在异常状态(LED开路、短路、驱动电路故障)时,电路能够对电路本身、LED和使用者都有相应的保护作用。

  5、驱动电路工作时,对其他电路的正常工作干扰少,满足相关的电磁相容性要求。

  二、线性驱动应用

  线性驱动应用是一种最为简单和最为直接的驱动应用方式。在照明级白光LED应用中,虽然存在着效率低、调节性差等问题,但是由于其电路简单、体积小巧,能满足一般要求,因此在一些特定的场合应用较多。

  1、稳压电源Vdd+镇流电阻R方式图1为稳压电源+镇流电阻的驱动方式,电路的优点是结构简单、成本低。于与LED串联的电阻上的附加损耗较大,并且线性稳压电源Vdd自身的功耗也较大,因此两者叠加在一起所得到总体的效率很低(<50%),并且LED电流的控制精度低、亮度不可调节,所以一般只应用于较小功率、短时间照明的场合,如LED手电筒、应急照明灯。

  2、稳流电源Vdd+镇流电阻R+电子开关S方式:图2示出的驱动方式是图3驱动方式的改进方式,其优点不仅提高了LED电流的控制精度,而且LED的亮度也可以通过改变电子开关S的通断比来调节。然而,由于串联电阻和线性稳流电源的附加损耗均较高,因此所得到的总体效率仍然很低,具体的应用范围受到较大的限制。

  三、开关型驱动应用

  利用开关型驱动可以获得良好的电流控制精度和较高的总体效率,开关型驱动。

  应用方式主要分为降压式和升压式两大类:

  1、降压式开关驱动方式:降压式开关驱动是针对电源电压高于LED的端电压或者是多个LED采用并联驱动情况下的应用。

  电路的主要原理是利用按照要求通断的电子开关S所得到的斩波电流,来得到满足LED工作时要求的电流lf值,通过电流的负反馈作用(由R0进行电流取样)使得流经LED的电流If稳定在一定的范围内,同时可以兼有一定的调光功能。图中的电感L的作用是起到S开通时储能和S关断后的续流作用,以减少流过LED电流If的波动。

  2、升压式开关驱动升压式开关驱动是针对电源电压低于LED的端电压或者是多个LED采用串联驱动情况下的应用。

  电路的工作原理是利用按照要求通断的电子开关S的通断作用。在S开通时电源Vdd给电感L储能,S关断后L上的电压极性反转与电源电压Vf相叠加来得到满足LED工作时要求的电流值If和电压值Vr,通过电流负反馈作用(由R0进行电流取样),使得流过LED的电流If稳定在一定的范围内,同时可以兼有一定范围的调光功能。

  四、调光应用方式

  照明级白光LED不适合采用线性手过改变段来调节其发光的亮度,应该采用电流If的幅值不变(LED的工作电流),只改变If,单位时间内电流脉j中宽度的方式来调光,因为这样不会改变其发光的光谱而造成白光的偏色。常用的调光应用主要采用以下几种方式:

  1、脉宽调制方式:脉宽调制是一种常见的调节LED亮度的方式。通过改变加在LED上的矩形脉冲电流的宽度大,使LED上得到的平均电流在较大的范围内改变,可以获得较大范围的调光效果。

  2、频率调制方式:频率调制是另一种调节LED亮度的方式。保持加在LED上的矩形脉冲电流(幅值不变)的宽度不变,通过改变单位时间加在LED上的矩形脉;中电流的个数多少,使LED上得到的平均电流在较大的范围内发生变化,使得LED亮度具有较大范围的调节。

  3、位元角调制方式:位元角调制是采用一串含有二进制序列脉冲,并且序列脉冲的每一位宽度都按照其位值的比例来延展。通过改变单位时间加在LED上的矩形脉;中电流占有位值所延展的宽度,使LED上得到的平均电流在较大的范围内发生变化,以调节LED的亮度。

  总之,照明级白光LED是一种可用于替代普通照明的大功率固体发光器件,虽然受制于目前的价格,在一定程度上制约了应用的速度,但是由于其具有的优良性能所使然,随着研发技术的不断进步,可以预言照明级白光LED一定具有良好的应用前景。