前语
照明伴跟着人类文明的开展现已有几千年的进程。从最原始的钻木取火到品种繁复的各种光源，如白炽灯、卤素灯、日光灯、节能灯、LED灯等等，照明产品不断向着高效、节能、环保、高科技方向开展。LED的诞生和开展为人类照明供给了高质量、绚丽多彩的光环境。它被广泛的运用于民用照明、工业照明、医疗照明、轿车照明等不同范畴。跟着LED在各个范畴的不同运用需求，LED驱动电路也在不断进步和开展。本文针对LED和LED驱动电路规划作了相应的介绍、剖析和展望。
LED 和传统光源比较较的特色
相关于传统光源，LED具有明显的优势：
LED发光是由电能直接转换成光的进程。比较起传统光源，如白炽灯先由电能转化为热能，然后再由热能转化成光能的发光的发光进程，LED具有高光效，节能的优势，此外在恰当的驱动条件下，LED灯具有寿数长等特色。
LED具有发光呼应块，光源造型多变，色彩操控灵敏的长处。
LED和传统光源比较具有杰出的低温特性。
LED和传统光源比较，不存在比方水银、铅等环境污染物，因而愈加绿色环保。
尽管LED比较起传统光源具有名显优势，可是现在LED灯本钱较高，驱动电路规划、光学体系、机械规划比较杂乱。
LED 发光原理
LED–Light Emitting Diode发光二极管，是一种能发光的半导体电子元件。LED发光是一种注入式电致发光。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结邻近数微米内别离与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材猜中电子和空穴所在的能量状况不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则宣布的光的波长越短。而光的波长决议了光的色彩。
发光波长： 
式中：h—普朗克常数； c—光速；
—半导体的禁带宽度。
LED 发光原理如图1所示：
图1 LED 发光原理
LED 结构
LED根本组织包含LED芯片、电极、焊接线，以及构成LED整个封装机械部件和光学部件如LED芯片支架、透镜、硅胶、环氧树脂、荧光粉等。
LED分为单芯片封装，多芯片封装产品。跟着科技的开展部分维护元件或部分LED驱动电路元件也和LED芯片一起封装。
单芯片LED 根本结构如图2，图3所示：
图2 SMD封装 LED结构 图3 插件封装 LED结构
LED 首要参数
电参数
最大正向作业电流IF：是指LED正常作业情况下，答应加在LED的最大的正向电流值。
最大浪涌电流IFM：答应加在LED的最大的浪涌电流值。
正向作业电压VF：是在给定的正向电流下得到的二极管正向作业电压。
最大反向电压VR：LED PN结所答应的最大反向电压。
额外功率PD：答应加于LED两头正向直流电压与流过它的电流乘积的最大值。
光学参数
峰值发射波长
p：光谱辐射功率最大的值所对应的波长。
光谱半波宽Δλ：峰值发射波长的辐射功率的1/2所对应两波长的距离。
光通量Φv：经过发光二极管的正向电流为规定值时，器材光学窗口发射的光通量。
光强：点光源在给定方向上，单位立体角内宣布的光通量，单位坎德拉（Cd）。
半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。半角值二倍为视角（半功率角）。
色度坐标x、y、z：1931CIE-XYZ体系，便是在RGB体系的根底上，用数学方法，选用三个抱负的原色来替代实践的三原色。然后将CIE-RGB体系中的光谱三影响值
和色度坐标r、g、b均变为正值。
显色指数CRI：与规范的参阅光源比较较，一个光源对物体色彩表面所产生的作用。换句话说，CRI是一个光源与规范光源（例如日光）比较较下在色彩辨认方面的一种丈量方法。
色温TC（Color Temperature）：光源的光辐射所出现的色彩与在某一温度下黑体辐射的色彩相一起，称黑体的温度（TC）为光源的色温度。
其它参数
操作温度：发光二极管可正常作业的环境温度规模。
热阻：暖流通道上的温度差与通道上耗散功率之比，LED的热阻界说（Rth j-s）：从PN结（j） 到焊点（s）的热阻。
结温：LED P-N 结区所能接受的温度的额外最大值。
惯例特性曲线
LED 惯例特性曲线如下图所示。以下惯例特性曲线依据OSRAM LCW CRDP.PC 规格书举例说明：
图4相对光通量和LED驱动电流 图5 LED 正导游通电流和LED正导游通压降
图6 LED温度和LED正导游通压降 图7相对光通量和LED温度
图8色坐标和LED温度 图9最大正导游通电流和LED温度
图10 LED抗脉冲电流冲击曲线
LED在电路中的衔接方法
LED在电路中的衔接方法首要包含串联、并联、串并联混合衔接。
LED 串联
LED串联衔接方法的特色是总压降等于一切LED压降之和，每颗LED电流持平。因为各串联LED作业电流持平，每颗LED的光通量输出和寿数具有杰出的一致性。可是在光通量要求比较高而且LED驱动电流现已约束的情况下，需求较多颗数的LED串联， 因而LED串连的压降比较高，关于元件额外电压的挑选，以及安规规划有比较高的要求。别的因为每颗LED正导游通压降的不同（特别是不同电压Bin的情况下）简略形成不同批次或同一批次不同LED负载电压公役比较大，特别是相关于相同流明输出的LED并联情况下LED负载改动规模比较宽。在恒流精度要求比较高的情况下要求驱动电路有比较好的负载调整率。
LED串联运用并在恒流驱动条件下，当其间一颗或几颗短路时，其它未短路的LED能够正常作业，但其间任何一颗或几颗LED开路情况下，其它LED 将无法点亮。
LED串联，如下图11所示：
图11 LED串联电路
LED 并联
并联衔接方法的特色是总电流等于各并联LED电流之和，加载在各串LED的电压持平。因为LED最大电流的约束，可用多个较小额外电流的LED并联来完成较高的光通量输出。因为LED并联电压相对比较低，因而对LED驱动电路元件的额外电压要求比较低，额外电流要求比较高。可是假如各LED正导游通压降不同（特别是在LED不同电压Bin的情况下），简略形成各LED不均流，然后导致LED亮度不均匀。跟着LED结温的不断升高，这种不均流将加重，在不均流比较严重的情况下假如驱动电流大于LED最大作业电流时简略形成LED损坏。为减小此种不均流现象，能够经过选用同一电压Bin的LED 进行并联运用。
LED并联运用，当其间某一颗或几颗LED开路时，其它LED在未过流的情况下能够作业。但其间任何一颗LED短路情况下，其它并联LED灯将无法点亮。
LED并联，如下图12所示：
图12 LED 并联电路
LED 串并联混合衔接方法
LED串并联或LED矩阵的衔接方法跟着光通量要求的不断进步和光学规划的多样化需求在LED灯中广泛运用。在相同流明输出的情况下（特别是关于较高流明输出的LED灯的电路规划），这种串并联混合的衔接方法既防止了多颗LED串联导通压降比较高的问题，又能够兼具LED并联衔接方法的长处，即能够用多个较低功率的LED和较低LED驱动电压的方法来完成更高的光通量输出。可是因为LED正导游通压降的不同（特别是在LED不同电压Bin的情况下），串并联混合衔接电路中不均流问题依然存在。
LED 串并联混合衔接方法，当某颗或某串LED损坏，在其它LED未过流驱动的情况下，未损坏的LED依然能够点亮作业。
LED串并联混合衔接如下图13所示：
图13 LED串并联电路
LED矩阵如下图14所示：
图14 LED矩阵
LED 驱动器的首要完成方法
恒流驱动
恒流驱动电路输出的电流是根本稳定的，而输出的直流电压却跟着负载阻值的巨细不同在必定规模内改动的驱动电路。恒流驱动是比较抱负的LED驱动方法。
常用的恒流驱动电路可分为线性LED恒流驱动电路和开关形式LED恒流驱动电路。
关于线性恒流LED恒流驱动电路，其具有电路简略，本钱较低的特色。因为不需求电感，高频变压器，电解%&&&&&%等元件，大大下降了电路本钱和进步了EMI特性，延长了LED驱动器的运用寿数。
依据BCR420U的线性恒流LED驱动电路如下图15所示：
图15 依据BCR420U的线性恒流LED驱动电路
开关形式LED恒流驱动电路，比较起线性恒流驱动电路，具有高功率，高恒流精度的特色。依据不同输入输出条件可灵敏挑选升压，降压，升降压等拓朴结构。开关形式LED恒流驱动电路运用范畴广泛。但开关形式的LED恒流驱动电路相对杂乱，本钱较高。
依据ILD4001的DC/DC Buck LED恒流驱动电路如下图16所示：
图16 依据ILD4001的DC/DC Buck LED恒流驱动电路
恒压驱动
恒压LED驱动电路，是输出电压根本稳定的。常用的恒压驱动电路可分为线性LED恒压驱动电路和开关形式LED恒流驱动电路。线性恒压LED驱动电路比较简略，本钱低，合适驱动低功率LED，但电路功率比较低；开关形式恒压LED电路，比较起线性恒压电路功率比较高，牢靠性好。因为LED伏安特性的非线性，很小的电压改动就会引起很大的电流改动，假如用恒压源直接驱动，LED电流会跟着LED负载电压的细小改动而产生急剧改动，甚至会焚毁LED。因而在实践运用中， 恒压驱动电源一般会在LED负载前接入电阻限流或恒流LED驱动电路。图17所示为依据TDA4863-2G的恒压电路+BCR450线性恒流电路的LED驱动解决计划。
图17依据TDA4863-2G的恒压+BCR450线性恒流的LED驱动解决计划
恒功率驱动
恒功率驱动电路输出功率根本稳定。比较起恒压驱动，在相同的LED负载电压改动情况下，恒功率LED驱动有较好的恒流精度。
恒功率驱动电路首要以开关电源的拓扑结构为根底，运用于LED驱动电路中，其长处是能够减小因为LED结温升高形成的光衰。如图7所示，在LED灯点亮后结温升高，特别是在LED结温比较高的情况下，假如选用恒流驱动光通量输出将跟着结温的升高而下降，也便是光衰现象。在恒功率驱动的情况下，跟着LED结温的升高，负载LED的压降会下降，LED的驱动电流会有所添加，如图4所示，因为驱动电流的添加LED光通量输出将添加，因而弥补了因为LED结温升高形成的光通量削减现象，然后减小了LED 灯的光衰现象。
沟通驱动
跟着LED资料技能，封装技能的不断进步，AC LED现已面世并不断改进和开展。AC LED是指沟通电直接驱动LED。一般来讲， AC LED为了得到高电压而运用多个LED芯片串联，并将两路LED反向并联，或许连同一些整流桥，电阻等其它电子元件封装在一起的模组。这种AC LED尽管操作简洁（可直接沟通电驱动）但频闪、总谐波失真以及LED灯珠的运用率等方面有待进步。
脉冲驱动
脉冲驱动是以高速开关的脉宽调制的方法来直接驱动LED，经过改动脉冲宽度或许开关频率的方法来改动LED驱动电流的有用值，然后改动LED的亮度。LED具有快速的瞬态呼应特，当开关频率大于人眼的视觉闪耀频率，人眼调查的LED为接连发光。脉冲驱动适用于可调光LED电路，RGB混光LED电路，或许LED矩阵显示屏等电路中。
相关于恒流驱动，由图4和图7所示，LED亮度和驱动电流以及温度的联系对错线性的，经过调整驱动脉冲占比的方法可完成更好的线性调光功用。色坐标和色温会跟着LED跟着结温的改动而偏移，在RGB混光电路的运用中，可同调整脉冲频率和占空比来补偿因为温度改动形成的色坐标和色温漂移。可是在脉冲驱动有用电流值和恒流驱动电流值持平的情况下，选用恒流驱动电路的功率会高于脉冲驱动电路。
依据BCR321U的脉冲驱动RGB调光电路如下图所示：
图18 依据BCR321U的脉冲驱动RGB调光电路
不同光环境对LED和LED驱动器的规划需求
跟着LED技能的开展，LED在民用，工业，轿车等范畴的运用愈加广泛。因而，在不同的运用场合对LED和LED驱动器的要求也有所不同。
室内照明
关于室内照明产品，通常以替换传统灯为主的规范化接口的LED灯为主，其输出功率比较小。
因而LED和LED驱动器要求：一，高效节能，寿数长，性价比高。二，高质量的光学特性，比方说高显色指数和宽光谱的LED光源，而且光源需求具有杰出的稳定性（其间包含无频闪和杰出的线性调光等）。三，造型新颖的个性化的灯具。
室外照明
关于室外照明产品，具有操作温度，湿度环境比较恶劣，功率比较大，体系比较杂乱的特色。
因而LED和LED 驱动器要求：一，高功率，牢靠性好，寿数长。二，除了对LED驱动电路要求比较高以外，整个体系的光学规划和散热，防水规划也尤为重要。三，关于比较杂乱的体系进行规范化，模块化规划。四，智能灯火操控体系规划愈加广泛运用。
特别照明
关于特别照明种产品类繁复，规划需求多样化，职业规范不完善等特色。跟着特别照明产品的开展使LED的运用具有无限种可能性。
例如低温照明产品要求LED和LED 驱动器低温下能够正常作业，而且高效节能，牢靠性好，光衰小。
例如医疗照明产品，对LED光学特性有特别要求，例如：LED?光手术灯， ?需求过滤红外线以防止形成红外线灼伤问题，高显色性，特定的光学规划，如无影灯。别的医疗照明产品关于LED 驱动器具有较高的牢靠性和寿数要求。
例如轿车照明产品，要求LED和LED 驱动器具有杰出的高低温特性，较高的牢靠性和寿数。一起满意特定的光学规划和职业法规要求等。
LED 驱动电路的开展展望
一，小型化方向开展
跟着LED灯功用，安装，低本钱的要求不断进步，LED驱动电路电路趋向于高功率，精简，高密度安装开展方向。特别是消费类照明产品，电路拓扑结构由相对比较杂乱的阻隔计划趋向于比较简略的非阻隔计划。高压线性驱动形式的LED驱动计划也不断的开展和运用于LED产品中。
二，首要元件高集成度方向开展
跟着LED 驱动电路的简略化要求，驱动电路集成度不断进步，特别是LED驱动IC集成度不断进步，外围元件不断精简，功用愈加强壮。别的作为光源重要组成部分的LED也衍生出具有高集成度的新产品，不只完成多芯片封装，部分电路元件也被集成在LED中，比方AC LED，COB，OLED等。
三，大功率驱动电源产品逐渐向模块化，规范化发方向开展
部分大功率LED 驱动电源产品尚处于恒压源装备恒流模块运用阶段，跟着客户对产品功用、外观等方面要求的进步，装备恒流模块的恒压源产品将逐渐被恒压恒流一体化的模块化产品所替代。
四，智能化方向开展
参数设定，运转监控，长途操控，体系可扩展性为LED智能化的首要方面。
依据智能开发渠道，经过更改软件规划，设定不同参数，对产品进行系列规划，功用扩展，有用缩短研制周。RGB 混光技能的智能操控技能的广泛运用完成LED的亮度，色彩和色温进行恣意调理，来营建愈加丰厚高质量的光环境。遥控技能，通讯技能在LED范畴的运用使产品运用愈加快捷。
结束语
本文评论了LED的根本参数和特性以及LED驱动电路的规划根底知识，并依据LED职业开展现状展望了LED驱动电路的开展方向。跟着半导体元件技能的开展和电子技能的不断进步，经济牢靠的LED驱动%&&&&&%及品类繁复的半导体开关器材，可用于规划安全高效的LED驱动电路。
