1 导言
LED被公认为是绿色的第四代光源，是一种固体冷光源，具有高效、寿命长、安全环保、体积小、高可靠性、呼应速度快等许多长处。现在到达相同的照明作用，LED的耗电量大约是白炽灯的1/10，荧光灯的1/2 。许多国家和地区相继出台各种方针扶持LED工业的开展，以期该工业能够成为国家重要工业的重要组成部分，孕育着巨大的商机。LED驱动电路对LED来说至关重要，而LED调光操控能够节能，高亮度白光LED的驱动和调光是近年来研讨的热门。本文在这方面进行了研讨，针对现有电路的缺乏，规划了一款新颖的带有调光功用的LED灯驱动电路。
2 LED的特性
LED的理论光效为300 lm/W。现在试验室水平达260 lm/W，市场化水平在120 lm/W以上。高亮度LED的一般导通电压约为3.0~4.3V，其中心是PN结，其伏安特性与一般二极管相同。其电流电压联系如式（1）：
式中，VF为二极管正向电压，I0是反向饱满电流，为定值，q为电子电荷1.6×1019，k为波尔兹曼常数，巨细为1.38×10-23，T是热力学温度，常数β近似取2。当加在LED上的电压小于其导通电压时，LED上几乎没有电流经过。但当LED导通后，其正向电流随正向电压按指数规则改动， 很小的电压动摇就会引起很大的电流改动。在导通区电压从额定值的80%上升到100%时，电流则从其额定值的0%上升到100%。
图1为某种LED相对光通量和其正向电流IF的联系，其他品种的大功率LED光通量与正向电流的联系与此虽有差异，可是不同十分小。图中能够看出， 当白光LED正向电流大于某一值时白光LED才干有效地发光，LED的光通量和其正向电流成正比的联系，因而能够经过操控LED的正向电流来操控其发光亮度。LED若选用恒压源驱动，很小的电压改动将引起很大的电流改动，因而恒压驱动只适用于要求不高的小功率场合下，在要求高的场合和大功率场合下LED都要选用恒流驱动。
研讨标明，LED发光亮度随作业时刻下降，亮度下降后光效随电流的添加而削减，LED的亮度与驱动电流成饱满联系。LED的电流到达其额定电流的70%~80%后，很大份额的电流转化成了热能，因而LED的驱动电流宜为作业电流额定电流的70%~80%。
3 LED驱动电路分类
3.1 电荷泵电路
电荷泵电路也是一种DC/DC改换电路。电荷泵电路运用电容对电荷的累积效应贮存电能，把电容作用能量耦合元件，经过操控电力电子器材进行高频的开关切换，在一个周期一部分时刻内让电容储能，在剩下时刻内电容开释能量。这种电路是经过电容的充电和放电时的不同衔接方法得到不同的输出电压，整个电路不需任何电感。
电荷泵电路相对来说体积较小，选用的元件较少，本钱较低，但其所用的开关元件相对较多，输入电压必定的情况下，输出电压改动的规模比较小，输出电压大都为输入电压的1/3~3倍，且电路功率较小，功率会随输出电压与输入电压的联系改动。多个LED时有必要并联驱动，为避免支路电流散布不均，有必要选用镇流电阻，这会使得体系功率大为下降。因而，电荷泵式驱动电路在大功率LED的照明驱动运用中受到了约束，其多在小功率情况下运用。
3.2 开关电源电路
开关电源电路是一种依托改动开关管导通与关断的时刻比来改动输出电压巨细的DC/DC改换电路。从电路上看，和电荷泵电路相比它包括磁性元件，即电感或高频变压器。开关电源分为输入输出无阻隔即“直通”型和输入输出阻隔型两品种型的DC/DC改换器。
“直通”型DC/DC改换器的典型电路有Buck型Boost型、Buck-Boost式和Cuk型等几品种型。
输入与输出有阻隔型的DC/DC改换器的典型电路有单规矩激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式等几品种型。开关电源电路相对来说可完成大规模的电压输出，且输出电压接连可调，输出功率大，因而适用规模更广，特别在中大功率场合下是首选。
3.3 线性电路
线性操控电路是把作业在线性区域的半导体功率器材看作动态电阻，经过对其操控级操控来完成恒流驱动。线性操控电路的缺陷在于功率比较低，但其对输入电压和负载的改动有较快的呼应，电路相对较简略，直接操控LED的电流，易于完成对电流的较高精度的操控。
4 新颖的驱动电路规划
开关电源反应操控的实践是输出电压，对输出电流操控不太简单做到准确，且单纯开关电源操控有误差时易损坏LED灯;线性电路功率不高。
依据以上原因，本文规划了一新颖的LED驱动电路，该电路以单端反激式开关电源作为前级操控，线性的压操控恒流源作为操控的后级。市电经单端反激式电源改换后可得到直流电压输出，该输出作为后级的压操控恒流源的输入。因为压操控恒流源的输入电压是由高功率的单反激式开关电源供电，压操控恒流源准确操控LED的一起可在较大规模改动其恒流源的输入电压，故功率和精度都有确保，且可由市电供电。一起，两级操控不易损坏LED灯。
体系电路如图2所示。图中变压器T1、开关管Q1、二极管D1和%&&&&&%C1构成单端反激式开关电源;运算放大器U1、U2和功率管Q2等器材构成压操控恒流源;单片机STC89C51为中心操控器材。灰度值改动时，单片机依据其得到的灰度值发生一相应的亮度操控电压。亮度操控电压加在U1的同相输入端，U1的反向输入端是经U2得到的LED的电流信号，R12为电流检测电阻。U1的输出电压即为MOS管Q2的操控电压，由运算放大器虚短概念知，U1 的反向输入电压要等于其正向输入端上的电压，也便是稳守时R12上的电流受亮度操控电压的操控，而不随负载的改动而改动。单片机依据其得到的灰度值发生一相应的亮度操控电压的一起还发生一PWM信号，该PWM信号与 TL431上的信号相遇后去操控Q1的开关，然后单片机依据得到的LED电流信号，改动PWM信号的占空比，改动开关电源的输出电压，也即改动恒流源的输入电压使功率管Q2上的电压削减，使其在输出电流不变的情况下作业在可调电阻区或接近于可调电阻区，以进步功率。TL431是三端可调分流基准，在这里 TL431及其相应电相的存在是为了约束开关电源的最高输出电压，进一步进步体系的安全性。
光线相对较好时，单片机依据得到的灰度值，操控其输出的亮度操控电压，使恒流源的输出电流相对较小，可到达节能作用。图2中单片机输出的亮度操控电压要经D/A转化才干供应恒流源，图2未画出D/A部分。
5 总结
驱动电路选用开关电源作为操控的榜首级，压操控恒流源作为操控的第二极，结合了二者长处，功率和操控精度上都有确保，且可由市电直接供电，两级驱动，安全性高，不易损坏价格较高的LED灯。试验标明，该体系功率可达83%以上，功率和单端反激式开关电源相同，很值得推行。
