《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LED驅(qū)動器的特性
摘要: 因為能提供高效率,耐久性,,較長工作壽命,環(huán)保和卓越的視覺效果,,LED已經(jīng)越來越多的出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用,,電子標(biāo)識和信號燈,,家庭和移動設(shè)備,汽車和消費電子中,。因此,這些LED的驅(qū)動器設(shè)計也受到了重視,。
Abstract:
Key words :

  因為能提供高效率,耐久性,,較長工作壽命,環(huán)保和卓越的視覺效果,,LED已經(jīng)越來越多的出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用,,電子標(biāo)識和信號燈,,家庭和移動設(shè)備,,汽車和消費電子中。因此,,這些LED的驅(qū)動器設(shè)計也受到了重視。理論上,,LED的平均工作壽命超過十萬小時,。但是前提是需要選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動器和電路設(shè)計,,這不僅會影響LED的壽命,還會影響它們的性能,。

 

  

 

  采用一個限流電阻器來驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)20mA LED是受到普遍接受的通用方式,廣泛應(yīng)用于LED指示燈功能,。

  如果只包含傳統(tǒng)LED并且電源電壓不會出現(xiàn)很大波動的情況下,,簡單的LED驅(qū)動電路通常比較安全。然而,,隨著大功率(HP)LED或高亮度(HB)LED技術(shù)的出現(xiàn),這些簡單驅(qū)動器就不再適用了,。HB或HP LED在較高電流等級下工作,,需要更強的散熱能力,,而標(biāo)準(zhǔn)電阻無法滿足如此高的要求。而LED的電氣特性也可能由于類型不同而變化,。一般來說,,當(dāng)LED的正向電壓(Vf)超過正向壓降值時,,即便Vf有一點點上升都會導(dǎo)致正向電流(If)大幅度增加??焖僭龃蟮腎f會造成LED更亮和更熱,,從而加速LED損耗,,縮短了LED的使用壽命,。

  基于電壓-電流的變化率特性,LED驅(qū)動器的特性e絡(luò)盟全球技術(shù)支持中心供稿LED驅(qū)動器需要一個符合要求的設(shè)計,,所以了解它們的特性和基于特定應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動電路是至關(guān)重要的。這樣專用的驅(qū)動電路才能為這些LED提供額定的電壓和電流,,為它們正常工作創(chuàng)造一個良好的條件,。

  要達(dá)到發(fā)光的目的,,LED需要一個正向電壓來讓電流流動。因此LED驅(qū)動器要為LED提供正向偏壓以便使其發(fā)光,。LED的發(fā)光等級或亮度通常與正向電流的大小成正比,。另外,,通過LED的電流不應(yīng)該超過設(shè)備規(guī)定的額定電流,否則可能造成永久傷害,。

  因而恒定電流驅(qū)動電路是將電流控制在驅(qū)動LED的正確水平的理想方案,。

  換句話說,,LED驅(qū)動電路就是一種提供恒定電流而非恒定電壓的電源轉(zhuǎn)換電路。

  LED驅(qū)動電路最少應(yīng)該包含一個電壓檢測電路和一個電流開關(guān)電路,。

  當(dāng)電壓檢測電路探測到電源的不同電壓等級時,,會向電流開光電路發(fā)送一個信號,,然后電流開關(guān)電路被自動激活,使用預(yù)先確定的電流值來對LED的電氣設(shè)置進(jìn)行重新調(diào)整,,從而有效點亮盡可能多的LED,。

 

  線性驅(qū)動器

 

  線性穩(wěn)壓器通過在穩(wěn)壓器輸出端和接地節(jié)點之間連接一個電流采樣電阻,,可以提供一個產(chǎn)生恒定電流的簡單方法。該穩(wěn)壓器的恒定輸出電壓通過反饋電阻來產(chǎn)生恒定電流,。電源參考電壓和電流采樣電阻決定了LED的電流,。線性穩(wěn)壓器通常用于驅(qū)動低功率LED,,比如像PDA這樣的便攜式設(shè)備的背光燈,。這些LED的典型電流值在15 mA到25 mA之間,Vf在3.0 V到3.4V之間,。如果線性驅(qū)動器用于為多個LED供電,,則這些LED應(yīng)該串聯(lián),,以確保通過所有LED的電流相同,,從而使發(fā)光量大致相等。

  線性驅(qū)動器的優(yōu)點是方案的成本和電磁干擾較低,,因為線性穩(wěn)壓器只需要在驅(qū)動IC周圍放置幾個電阻,,并不會使用開關(guān)元件。由于線性驅(qū)動器需要輸出很高的電壓以便提供LED電流,,因此這種方案的缺點是效率較低,即LED電壓與電源電壓的比值較低,。線性穩(wěn)壓器的主要局限性是電源電壓總是高于LED電壓,,因而線性電壓源無法提高輸出電壓,,而只能將電壓降低到一定的程度。這種低效率會造成發(fā)熱問題,。

 

  開關(guān)驅(qū)動器

 

  對于較寬輸入范圍的高電流應(yīng)用來說,,諸如上面所提到的簡單驅(qū)動器方案會產(chǎn)生較高的發(fā)熱量和較低的效率。而具有恒定電流輸出的開關(guān)驅(qū)動器則是驅(qū)動大功率LED的首選,。該驅(qū)動器通常用于對串聯(lián)的電感和LED負(fù)載或并聯(lián)的電容和LED上的供電電壓進(jìn)行開關(guān)控制。該電感或電容則用于當(dāng)開關(guān)開啟時保存電能,;然后在開關(guān)關(guān)閉是為LED提供電流,。與線性驅(qū)動器不同,,開關(guān)驅(qū)動器可以配置實現(xiàn)電壓遞減(buck),遞增(boost)或兩者共存的功能,。因此很明顯開關(guān)驅(qū)動器允許LED在較寬的輸入電壓范圍上工作,。除了具有恒定發(fā)光量的電流調(diào)整功能,它們還能將電能損失降到最低,。毋庸置疑的是開關(guān)穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器更有效率,。然而與線性穩(wěn)壓器相比,開關(guān)驅(qū)動器成本更高并且需要針對EMI問題進(jìn)行謹(jǐn)慎的設(shè)計,。為了通過適當(dāng)?shù)姆绞絹眚?qū)動LED,需要找到一個最令人滿意的性能價格比,。

 

  PWM調(diào)光

 

  許多LED應(yīng)用都需要調(diào)光功能,,比如LED背光或建筑照明調(diào)光。通過調(diào)整LED的亮度和對比度可以實現(xiàn)調(diào)光功能,。簡單的降低器件的電流也許能夠?qū)ED發(fā)光進(jìn)行調(diào)整。但是讓LED在低于額定電流的情況下工作會造成許多不良后果,,比如色差問題,。

  取代簡單電流調(diào)整的方法是在LED驅(qū)動器中集成脈寬調(diào)制(PWM)控制器。PWM的信號并不直接用于控制LED,,而是控制一個開關(guān),例如一個MOSFET,,以向LED提供所需的電流,。PWM控制器通常在一個固定頻率上工作并且對脈寬進(jìn)行調(diào)整,以匹配所需的占空比,。當(dāng)前大多數(shù)LED芯片都使用PWM來控制LED發(fā)光。為了確保人們不會感到明顯的閃爍,,PWM脈沖的頻率必須大于100 Hz,。

  PWM控制的主要優(yōu)點是通過PWM的調(diào)光電流更加精確,,這樣就最大程度的降低了LED發(fā)光時的色差。

 

  LED驅(qū)動器的其他特性

 

  由于能夠發(fā)出比傳統(tǒng)照明光源更多的光,,高亮度LED在許多照明應(yīng)用中占領(lǐng)了一席之地,。但是這些LED會產(chǎn)生比傳統(tǒng)LED更多的熱量,。因此,LED驅(qū)動器需要過熱保護(hù)功能以避免在持續(xù)工作中被發(fā)出的熱量所損壞,。

  用一個熱敏電阻可以實現(xiàn)一個過熱保護(hù)電路,,用于當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時切斷LED的電源。除了過熱保護(hù),,還有其他的安全問題需要考慮,,例如短路保護(hù)和斷路保護(hù)。

  所以,,最終選擇適當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動器不僅要根據(jù)LED的性能,還需要考慮最終產(chǎn)品的用途,,并且將調(diào)光問題和散熱問題考慮在內(nèi),。與大功率LED市場一樣,去阿牛LED驅(qū)動器IC市場有可能在未來許多年內(nèi)保持現(xiàn)在的增長勢頭,。隨著大功率LED應(yīng)用越來越多樣化,生產(chǎn)商將會提供更多不同的LED驅(qū)動解決方案,。

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