LED 的高可靠性(运用 寿数超越 50,000 个小时)、较高的功率(》120 流明/瓦)以及近乎瞬时的呼应才能使其成为极具吸引力的光源。与白炽灯泡 200mS 的呼应时刻比较,LED 会在短短 5nS 呼应时刻内发光。因而,现在它们已在汽车行业的刹车灯中得到广泛选用。
驱动 LED
驱动 LED 并非没有应战。可调的亮度需求用稳定电流来驱动 LED,并且不管输入电压怎么都必须要坚持该电流的稳定。这与只是将白炽灯泡连接到电池来为其供电比较更具有应战性。
LED 具有类似于二极管的正向 V-I 特性。在低于 LED 敞开阈值(白光 LED 的敞开电压阈值大约为 3.5V)时,通经该 LED 的电流非 常小。在高于该阈值时,电流会以正向电压方法成指数倍递加。这就答应将 LED 定型为带有一个串联电阻的电压源,其间带有一则 警示阐明:本模型仅在单一的作业 DC 电流下才有用。假如 LED 中的 DC 电流发生改动,那么该模型的电阻也应随即改动,以反映新 的作业电流。在大的正向电流下,LED 中的功率耗散会使设备发热,此举将改动正向压降和动态阻抗。在确认 LED 阻抗时充分考虑散热环境是十分重要的。
当经过降压稳压器驱动 LED 时,LED 常常会依据所选的输出滤波器摆放来传导电感的 AC 纹波电流和 DC 电流。这不只会进步 LED 中电流的 RMS 振幅,并且还会增大其功耗。这样就可进步结温并对 LED 的运用寿数发生重要影响。假如咱们设定一个 70%的光输出约束作为 LED 的运用寿数,那么 LED 的寿数就会从 74 摄氏度度下的 15,000 小时延长到 63 摄氏度度下的 40,000 小时。LED 的功率损耗由 LED 电阻乘以 RMS 电流的平方再加上均匀电流乘以正向压降来确认。因为结温可经过均匀功耗来确认,因而即使是 较大的纹波电流对功耗发生的影响也不大。例如,在降压转化器中,等于 DC 输出电流 (Ipk-pk = Iout) 的峰至峰纹波电流会添加不超 过 10% 的总功率损耗。假如远远超越上面的损耗水平,那么就需求下降来自电源的 AC 纹波电流以便使结温文作业寿数坚持不变。 一条十分有用的经历法则是结温每下降 10 摄氏度,半导体寿数就会进步两倍。实际上,因为电感器的抑制作用,因而大大都规划就 趋向于更低的纹波电流。此外,LED 中的峰值电流不该超越厂商所规则的最大安全作业电流额定值。
LED驱动电源的拓扑结构挑选剖析
选用AC-DC电源的LED照明使用中,电源转化的构建模块包括二极管、开关(FET)、电感及电容及电阻等分立元件用于履行各自功用,而脉宽调制(PWM)稳压器用于操控电源转化。电路中一般加入了变压器的阻隔型AC-DC电源转化包括反激、正激及半桥等拓扑结构,参见图3,其间反激拓扑结构是功率小于30 W的中低功率使用的规范挑选,而半桥结构则最适合于供给更高能效/功率密度。就阻隔结构中的变压器而言,其尺度的巨细与开关频率有关,且大都阻隔型LED 驱动器根本上选用“电子”变压器。
图1:LLC半桥谐振拓扑结构
选用DC-DC电源的LED照明使用中,能够选用的LED驱动方法有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等,根本的使用示意图参见图4。电阻型驱动方法中,调整与LED串联的电流检测电阻即可操控LED的正向电流,这种驱动方法易于规划、成本低,且没有电磁兼容(EMC)问题,下风是依赖于电压、需求挑选(binning) LED,且能效较低。线性稳压器相同易于规划且没有EMC问题,还支撑电流稳流及过流维护(fold back),且供给外部电流设定点,缺乏在于功率耗散问题,及输入电压要一直高于正向电压,且能效不高。开关稳压器经过PWM操控模块不断操控开关 (FET)的开和关,从而操控电流的活动。