LED驱动电源原理
本文介绍LED驱动电源原理超高亮LED的特性
(图1)为正向电流IF和正向压降VF的关系曲线,由曲线可知,当正向电压超过某个阈值约2V,即通常所说的导通电压之后,可近似认为,IF与VF成正比。见表是当前主要超高亮LED的电气特性。由图可知,当前超高亮LED的最高IF可达1A,而VF通常为2~4V。
(图1)由于LED的光特性通常都表述为电流的函数,而不是电压的函数,(图2)是光通量φV与IF的关系曲线,因此,采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外,LED的正向压降变化范围比较大最大可达1V以上,而由(图1)中的VFIF曲线可知,VF的微小变化会引起较大的,IF变化,从而引起亮度的较大变化。所以采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此,超高亮LED通常采用恒流源驱动。
(图2)(图3)是LED的温度与光通量φV关系曲线,由(图3)可知光通量与温度成反比,85℃时的光通量是25℃时的一半,而一40℃时光输出是25℃时的18倍。温度的变化对LFD的波长也有一些影响,因此,良好的散热是LED保持恒定亮度的前提。(图3)是LED的温度与光通量φV关系曲线。
f(图3)
一般LED驱动电路介绍
由于受到LED功率水平的限制,通常需同时驱动多个LED以满足亮度需求,因此,需要专门的驱动电路来点亮LED。下面简要介绍LED概念型驱动电路。
阻限流电路
如(图4)所示,电阻限流驱动电路是最简单的驱动电路,限流电阻按下式计算。
(图4)式中:
Vi
为电路的输入电压:IF为IED的正向电流VF为LED在正向电流IF时的压降VD为防反二极管的压降可选y为每串LED的数目x为并联LED的串数。
由上图可得LED的线性化数学模型为式中:
Vo为单个LED的开通压降Rs为单个LED的线性化等效串联电阻。
f则上式限流电阻的计算可写为
当电阻选定后,电阻限流电路的IF与VF的关系为
由上式可知电阻限流电路简单,但是,在输入电压波动时,通过LED的电流也会跟随变化,因此调节性能差。另外,由于电阻R的接人损失的功率为xRIF,因此效率低。线性调节器介绍
线性调节器的核心是利用工作于线性区的功率三极管或MOSFFET作为一动态可调电阻来控制负载。线性调节器有并联型和串联型两种。
(图5)a所示为并联型线性调节器又称为分流调节器图中仅画出了一个LED,实际上负载可以是多个LED串联,下同,它与LED并联,当输入电压增大或者LED减少时,通过分流调节器的电流将会增大,这将会增大限流电阻上的压降r