大功率LED及其驱动电路

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随着建设资源节约型与环境友好型社会成为当今社会的主要发展方向，作为节能减排的重要代表之一的LED照明领域得到了非常大的发展，LED在各行各业中的应用与推广也越来越多。伴随着LED发光体功率的不断升级，LED对其驱动电路的要求也不断在提高。 LED在发光效率与寿命两大方面拥有着非常突出的优势。 首先是发光效率高，即相同电流情况下，能够更多地将电能转化为光能，并能够以更小的能耗代价来提供相同的亮度需求。其次是使用寿命长。现在大功率白光LED在正常工作环境下能够保证10000小时的寿命，远远大于其他传统照明方式。 作为三大LED厂商之一的CREE公司已积累了超过20000小时的工作数据。Cree基于ASSIST方法推断LED工作寿命，在LED接合点温度不超过80℃的情况下，Cree预测X-LampLED在使用50000小时后，流明维持率平均达到70%（见图1），即其寿命长达50000小时。若应用于正常照明，甚至可以使用几十年不需要更换。这是传统照明方式无法比拟的。但大功率LED相比传统的照明设备，对其驱动电路是有一定要求的，下面，笔者简单为您单介绍一下大功率LED对驱动电路的要求。

LED的寿命表现为光衰，也就是随着时间的推移，亮度越来越低，直至熄灭，这里通常把LED的寿命定义为亮度衰减30%的时间。 大功率LED发光体需要的是恒定的直流电源，只有这样才能够保证其长期稳定有效工作。不稳定的电路除不能够提供稳定的光线输出外，还会影响LED正常使用寿命，并加速LED光衰。评价一款LED产品，除最重要的发光体外，驱动电路的性能同样是非常重要的指标。 由于LED在现阶段相对来说概念还比较新，行业应用中并没有完善的标准，同时由于LED发光体本身的直流驱动与电压敏感等特性，系统化地了解LED驱动电路非常有必要。在大功率LED驱动电路的应用上，在作为LED照明领域先进技术代表的大功率LED手电的应用相对就要普遍与广泛得多了，本文以这方面的具体应用为例，带读者全面了解目前大功率LED驱动电路的典型应用方案。 LED驱动电路的主要作用就是将电源所提供的电压转为LED能够正常使用的电压，并且保证稳定的电流。对于多颗大功率LED驱动，每颗独立采用驱动电路的成本较高，一般多采用数颗串联使用。为什么多采用串联而非并联方式来使用LED呢？答案是，LED的等级是根据相同电流下所发出光线的多少来区分的，串联使用可以通过选择同等级的LED来使得多颗LED平衡发光，而LED二极管特性的正向压降（正向压降值称为VF值）一般并不会标示出来，若并联使用，一般无法保证多颗LED能够平衡发光，同时低电压、高电流电路相对来说，技术要求较高，实现LED并联平衡发光更困难些。所以，电路同时驱动多颗LED多采用串联方式进行工作。 驱动电路根据具体的工作方式可以分作线性驱动电路和PWM开关电路两大类。线性电路是降压式的，要求输入电压必须要高出所设计的输出电压。PWM开关电路则可以通过不同的拓扑结构来分别实现升、降压工作方式。无论是线性电源还是开关电源，都需要一个闭环负反馈来保证输出的恒定。根据采样信号位置的不同，又可分为定电压（恒压）和定电流（恒流）两种模式。由于LED对电压敏感（零点几伏的电压变化就能够引起很大的电流变化），并且不同LED在通过相同电流时，其正向压降也不尽相同，因此一般采用定电流模式来进行检测。