過(guò)去幾年來(lái)，高亮度發(fā)光二極管(HB-LED)在每封裝流明輸出和光效(單位為l m/w)方面的性能快速提升,。商用的1W LED已提供有冷色溫LED(色溫5000K)的每封裝流明輸出超過(guò)1001m，光效達(dá)1001m/W ，而相同功率等級(jí)的暖色溫白光LED(色溫3000～3500K)也超過(guò)了70～801m,。與兩年前相比,，這些性能等級(jí)提高了30％～40％。有了這樣的性能,，LED如今正逐步發(fā)展成為眾多高性能應(yīng)用中傳統(tǒng)白熾燈,、鹵素?zé)艉蜔晒鉄舻那袑?shí)可行的替代光源。因此,，固態(tài)照明(ssL)相當(dāng)多地滲入到了汽車(chē),、商業(yè)和景觀照明，以及城市街道照明之中,。LED還能用于新應(yīng)用,，如基于實(shí)際太陽(yáng)能板的遠(yuǎn)程照明，因?yàn)檫@很容易借可充電電池產(chǎn)生LED所要求的直流驅(qū)動(dòng)電流,。此外,，如果恰當(dāng)設(shè)計(jì)，LED燈具的工作壽命可達(dá)3～595小時(shí),，因而顯著降低替代燈泡方面常見(jiàn)的維護(hù)成本,。

　　然而，就控制及驅(qū)動(dòng)這些LED而言,，在使用方面存在不少矛盾之處,。例如，許多照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)所使用或修改的已有電源方案并沒(méi)有充分顧及HB-LED的獨(dú)特驅(qū)動(dòng)要求,。如果設(shè)計(jì)人員要優(yōu)化LED照明所能提供的優(yōu)勢(shì),，必須仔細(xì)考慮驅(qū)動(dòng)及控制這些器件所使用的技術(shù)，從而提供高能效及高性價(jià)比的方案,。HB-LED照明系統(tǒng)的主要組件包括LED發(fā)射器,、電源轉(zhuǎn)換、控制及驅(qū)動(dòng),、 熱管理,，以及眾多應(yīng)用中會(huì)涉及到的光學(xué)組件。如果不充分考慮所有這些組件,，相應(yīng)的LED照明系統(tǒng)就不太可能得到優(yōu)化,。LED與大多數(shù)燈泡不一樣，是帶有指向性的光源,，故在諸多應(yīng)用中,，使用鏡頭、反射鏡或擴(kuò)散板來(lái)提供所需的發(fā)光圖案以及燈具的照明外觀至關(guān)重要,。同樣,，如果不恰當(dāng)處理熱管理問(wèn)題，照明系統(tǒng)的工作壽命也會(huì)大幅縮短，從而沖抵使用長(zhǎng)壽命L E D的主要優(yōu)勢(shì),。電源和驅(qū)動(dòng)方面對(duì)照明系統(tǒng)的長(zhǎng)期工作同等重要,。HB-LED照明設(shè)計(jì)中的供電電壓源取決于所投入應(yīng)用的類(lèi)型。就建筑物及室內(nèi)照明而言,，電壓源通常是交流主電源,。戶外照明可能采用寬泛穩(wěn)壓的電源，如低壓交流電源,、帶備用電池的太陽(yáng)能板或交流主電源,。在汽車(chē)應(yīng)用中，電源通常是鉛酸電池(12Vdc),。

　　如果沒(méi)有某種形式的電源轉(zhuǎn)換,，應(yīng)當(dāng)避免使用電壓源來(lái)驅(qū)動(dòng)LED發(fā)射器，這是由于正常的電壓波動(dòng)會(huì)造成LED電流大幅變化,，因?yàn)長(zhǎng)ED的電壓/電流(V/I)曲線非常陡峭,；在不同驅(qū)動(dòng)電流,、溫度和生產(chǎn)(不同批次)差異條件下,，LED正向電壓變化范圍較寬。此外,，出于安全因素,，大多數(shù)交流主電源應(yīng)用都有基于電子開(kāi)關(guān)電源或磁變壓器的隔離電源轉(zhuǎn)換，將高線路電壓轉(zhuǎn)換為適合驅(qū)動(dòng)LED的安全低電壓,。

　　LED驅(qū)動(dòng)電路的其中一項(xiàng)主要功能是在多種工作條件下穩(wěn)流,，而不論輸入條件如何及正向電壓如何變化。驅(qū)動(dòng)電路必須符合能效,、電容容限,、外形因數(shù)、成本及安全性方面的應(yīng)用要求,。與此同時(shí),，所選的方法必須易用及足夠強(qiáng)固，從而適應(yīng)特定應(yīng)用的極端環(huán)境,。

　　有幾種不同的穩(wěn)流方法,。采用固定電壓電源供電的電阻是最簡(jiǎn)單、最低成本的穩(wěn)流方法,。實(shí)際上,，它們并不穩(wěn)流，只是在LED正向電壓變化及源電壓變化并導(dǎo)致電流變化從而引起亮度變異時(shí),，簡(jiǎn)單地限制最大電流,。對(duì)于低電流指示器應(yīng)用而言，這可能可以接受，但隨著電流增大及串聯(lián)的LED數(shù)量增加,，問(wèn)題就出現(xiàn)了,。要克服這個(gè)問(wèn)題，需要費(fèi)錢(qián)又費(fèi)時(shí)地對(duì)LED進(jìn)行編碼及選擇恰當(dāng)?shù)碾娮鑱?lái)匹配LED串正向電壓,。即使采取這些步驟,，仍然會(huì)有由輸入電壓變化導(dǎo)致的亮度變化問(wèn)題。

　　過(guò)去幾年來(lái),，高亮度發(fā)光二極管(HB-LED)在每封裝流明輸出和光效(單位為l m/w)方面的性能快速提升,。商用的1W LED已提供有冷色溫LED(色溫5000K)的每封裝流明輸出超過(guò)1001m，光效達(dá)1001m/W ,，而相同功率等級(jí)的暖色溫白光LED(色溫3000～3500K)也超過(guò)了70～801m,。與兩年前相比，這些性能等級(jí)提高了30％～40％,。有了這樣的性能,，LED如今正逐步發(fā)展成為眾多高性能應(yīng)用中傳統(tǒng)白熾燈、鹵素?zé)艉蜔晒鉄舻那袑?shí)可行的替代光源,。因此,，固態(tài)照明(ssL)相當(dāng)多地滲入到了汽車(chē)、商業(yè)和景觀照明,，以及城市街道照明之中,。LED還能用于新應(yīng)用，如基于實(shí)際太陽(yáng)能板的遠(yuǎn)程照明,，因?yàn)檫@很容易借可充電電池產(chǎn)生LED所要求的直流驅(qū)動(dòng)電流,。此外，如果恰當(dāng)設(shè)計(jì),，LED燈具的工作壽命可達(dá)3～595小時(shí),，因而顯著降低替代燈泡方面常見(jiàn)的維護(hù)成本。

　　然而,，就控制及驅(qū)動(dòng)這些LED而言,，在使用方面存在不少矛盾之處。例如,，許多照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)所使用或修改的已有電源方案并沒(méi)有充分顧及HB-LED的獨(dú)特驅(qū)動(dòng)要求,。如果設(shè)計(jì)人員要優(yōu)化LED照明所能提供的優(yōu)勢(shì)，必須仔細(xì)考慮驅(qū)動(dòng)及控制這些器件所使用的技術(shù),，從而提供高能效及高性價(jià)比的方案,。HB-LED照明系統(tǒng)的主要組件包括LED發(fā)射器、電源轉(zhuǎn)換,、控制及驅(qū)動(dòng),、 熱管理,，以及眾多應(yīng)用中會(huì)涉及到的光學(xué)組件。如果不充分考慮所有這些組件,，相應(yīng)的LED照明系統(tǒng)就不太可能得到優(yōu)化,。LED與大多數(shù)燈泡不一樣，是帶有指向性的光源,，故在諸多應(yīng)用中,，使用鏡頭、反射鏡或擴(kuò)散板來(lái)提供所需的發(fā)光圖案以及燈具的照明外觀至關(guān)重要,。同樣,，如果不恰當(dāng)處理熱管理問(wèn)題，照明系統(tǒng)的工作壽命也會(huì)大幅縮短,，從而沖抵使用長(zhǎng)壽命L E D的主要優(yōu)勢(shì),。電源和驅(qū)動(dòng)方面對(duì)照明系統(tǒng)的長(zhǎng)期工作同等重要。HB-LED照明設(shè)計(jì)中的供電電壓源取決于所投入應(yīng)用的類(lèi)型,。就建筑物及室內(nèi)照明而言,，電壓源通常是交流主電源。戶外照明可能采用寬泛穩(wěn)壓的電源,，如低壓交流電源,、帶備用電池的太陽(yáng)能板或交流主電源。在汽車(chē)應(yīng)用中,，電源通常是鉛酸電池(12Vdc),。

　　如果沒(méi)有某種形式的電源轉(zhuǎn)換，應(yīng)當(dāng)避免使用電壓源來(lái)驅(qū)動(dòng)LED發(fā)射器,，這是由于正常的電壓波動(dòng)會(huì)造成LED電流大幅變化，因?yàn)長(zhǎng)ED的電壓/電流(V/I)曲線非常陡峭,；在不同驅(qū)動(dòng)電流,、溫度和生產(chǎn)(不同批次)差異條件下，LED正向電壓變化范圍較寬,。此外,，出于安全因素，大多數(shù)交流主電源應(yīng)用都有基于電子開(kāi)關(guān)電源或磁變壓器的隔離電源轉(zhuǎn)換,，將高線路電壓轉(zhuǎn)換為適合驅(qū)動(dòng)LED的安全低電壓,。

　　LED驅(qū)動(dòng)電路的其中一項(xiàng)主要功能是在多種工作條件下穩(wěn)流，而不論輸入條件如何及正向電壓如何變化,。驅(qū)動(dòng)電路必須符合能效,、電容容限、外形因數(shù),、成本及安全性方面的應(yīng)用要求,。與此同時(shí),，所選的方法必須易用及足夠強(qiáng)固，從而適應(yīng)特定應(yīng)用的極端環(huán)境,。

　　有幾種不同的穩(wěn)流方法,。采用固定電壓電源供電的電阻是最簡(jiǎn)單、最低成本的穩(wěn)流方法,。實(shí)際上,，它們并不穩(wěn)流，只是在LED正向電壓變化及源電壓變化并導(dǎo)致電流變化從而引起亮度變異時(shí),，簡(jiǎn)單地限制最大電流,。對(duì)于低電流指示器應(yīng)用而言，這可能可以接受,，但隨著電流增大及串聯(lián)的LED數(shù)量增加,，問(wèn)題就出現(xiàn)了。要克服這個(gè)問(wèn)題,，需要費(fèi)錢(qián)又費(fèi)時(shí)地對(duì)LED進(jìn)行編碼及選擇恰當(dāng)?shù)碾娮鑱?lái)匹配LED串正向電壓,。即使采取這些步驟，仍然會(huì)有由輸入電壓變化導(dǎo)致的亮度變化問(wèn)題,。

　　另一種穩(wěn)流方法選擇是恒流線性穩(wěn)壓器(C CR),。它們易于設(shè)計(jì)，能夠提供有效的穩(wěn)流及更多的特性,，如高溫時(shí)電流反走及調(diào)光控制,。CCR可以涵蓋簡(jiǎn)單的雙端穩(wěn)壓器到靈活的可調(diào)節(jié)電流設(shè)定點(diǎn)線性穩(wěn)壓器集成電路。CCR的主要局限是輸入電壓源必須永遠(yuǎn)高于輸出正向電壓以恰當(dāng)工作,，而且它們可能能效較低,，熱耗散較高。后一點(diǎn)(Ul熱耗散)是LED驅(qū)動(dòng)電流,、輸入電源變化及正向電壓變化的直接函數(shù),。

　　因此，在設(shè)計(jì)及選擇過(guò)程中,，封裝及總體散熱能力是關(guān)鍵考慮因素,。通常線性驅(qū)動(dòng)器能并行配置以擴(kuò)散熱耗散，或者必須裝配在有散熱能力的封裝內(nèi),。

　　出于能效因素及靈活性,，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器被廣泛使用。這種方法成本較高,，技術(shù)也較復(fù)雜,，但能提供顯著優(yōu)勢(shì)，如支持任何類(lèi)型的輸入電壓與輸出電壓關(guān)系,，且根據(jù)輸入/輸出條件,，能效高于90％,。與線性穩(wěn)壓器不同，它們對(duì)電磁干擾(EMI)很敏感,，給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)另一項(xiàng)需要注意的設(shè)計(jì)約束,。對(duì)于中到大功率應(yīng)用或涉及寬輸入電壓范圍的應(yīng)用而言，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是唯一可行的選擇,；且許多應(yīng)用中優(yōu)化了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器型LED驅(qū)動(dòng)器,，從而應(yīng)用LED調(diào)光控制。

　　由于LED發(fā)射的光與通過(guò)LED的平均電流成正比,，CCR同樣也提供調(diào)節(jié)光輸出的能力,，通過(guò)模擬或數(shù)字脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)提供調(diào)光。模擬方法注入模擬信號(hào)至反饋電壓,，從而使平均輸出電流減小,。數(shù)字方法使用輸入PWM信號(hào)來(lái)抑制穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)，并降低平均
輸出電流,。典型調(diào)光頻率介于200Hz與1O00Hz之間,，因?yàn)槿搜鄄荒懿煊X(jué)頻率高于l00Hz時(shí)的細(xì)微變化。

　　三種基本的驅(qū)動(dòng)器/穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別是降壓,、升壓,、降壓一升壓(又稱為單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)稱SEPI C),。在降壓電路中,，最低輸入電壓(Vin)在所有工作條件下永遠(yuǎn)高于LED串的最大電壓，而在最大輸入電壓始終低于LED串最小電壓時(shí)使用升壓電路,。由于恒流驅(qū)動(dòng)器的升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬性,，它要求額外的電路，用于LED開(kāi)路及輸出短路保
護(hù),。

　　SEPIC技術(shù)用于輸入電壓與輸出電壓交疊的應(yīng)用,。耦合電感領(lǐng)域的進(jìn)步使這些方案更易于應(yīng)用，且與降壓或升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,，不會(huì)滋生尺寸方面的不利影響。實(shí)際上,，如果理解透徹,，與更常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，SEPIC可以提供眾多優(yōu)勢(shì),，提供更高的能效等級(jí),、更小的外形因數(shù)及更低的成本。輸入和輸出電壓交疊時(shí),，除了SEPIC,，也可使用
一種非隔離型降壓一升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，但在這種情況下，LED不再連接至地及直接感測(cè)LED平均電流,。

　　針對(duì)給定應(yīng)用去評(píng)估最恰當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動(dòng)器方案時(shí),，有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可供選擇，但也須考慮不同的取舍,。雖然大多數(shù)應(yīng)用采用可以產(chǎn)生12V,、24V或36V電壓的離線AC/DC電源供電，但采用太陽(yáng)能供電/電池組,、汽車(chē)或低壓交流等寬泛穩(wěn)壓電源供電的應(yīng)用也非常多,。這些寬泛穩(wěn)壓的電源帶來(lái)更多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，在輸入電壓范圍與輸出電壓范圍交疊時(shí)要求更多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇,。理想情況下,，如果設(shè)計(jì)人員能夠靈活地選擇，LED配置,，最好選擇輸入電壓始終高于最壞情況正向電壓的配置,，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)要求。由于高亮度LED技術(shù)持續(xù)演進(jìn)及改良,，LED照明轉(zhuǎn)向?qū)嵱玫膽?yīng)用數(shù)量應(yīng)該會(huì)大幅增加,，而且由于它們的低壓特性，將涌現(xiàn)不需要離線交流電源的新應(yīng)用,。