白光LED的驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用

為了保證照明級(jí)白光LED不僅能得到良好的應(yīng)用，而且能獲得較高的使用效率，首先是需要使其滿足一定的應(yīng)用條件，其次是需要采用相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)滿足LED工作的參數(shù)配合要求。

一、應(yīng)用要求

1、驅(qū)動(dòng)電路是一種專為L(zhǎng)ED供電的特種電源，要具有簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)、較小的占用體積，以及較高的轉(zhuǎn)換效率。

2、驅(qū)動(dòng)電路的輸出電參數(shù)(電流、電壓)要與被驅(qū)動(dòng)的LED的技術(shù)參數(shù)相匹配，滿足LED的要求，并具有較高精度的恒流控制、合適的限壓功能。多路輸出時(shí)，每一路的輸出都要能夠單獨(dú)控制。

3、具有線性度較好的調(diào)光功能，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)LED發(fā)光亮度調(diào)節(jié)的要求。

4、在異常狀態(tài)(LED開路、短路、驅(qū)動(dòng)電路故障)時(shí)，電路能夠?qū)﹄娐繁旧�、LED和使用者都有相應(yīng)的保護(hù)作用。

5、驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)，對(duì)其他電路的正常工作干擾少，滿足相關(guān)的電磁相容性要求。

二、線性驅(qū)動(dòng)應(yīng)用

線性驅(qū)動(dòng)應(yīng)用是一種最為簡(jiǎn)單和最為直接的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方式。在照明級(jí)白光LED應(yīng)用中，雖然存在著效率低、調(diào)節(jié)性差等問題，但是由于其電路簡(jiǎn)單、體積小巧，能滿足一般要求，因此在一些特定的場(chǎng)合應(yīng)用較多。

1、穩(wěn)壓電源Vdd+鎮(zhèn)流電阻R方式圖1為穩(wěn)壓電源+鎮(zhèn)流電阻的驅(qū)動(dòng)方式，電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。于與LED串聯(lián)的電阻上的附加損耗較大，并且線性穩(wěn)壓電源Vdd自身的功耗也較大，因此兩者疊加在一起所得到總體的效率很低(<50％)，并且LED電流的控制精度低、亮度不可調(diào)節(jié)，所以一般只應(yīng)用于較小功率、短時(shí)間照明的場(chǎng)合，如LED手電筒、應(yīng)急照明燈。

2、穩(wěn)流電源Vdd+鎮(zhèn)流電阻R+電子開關(guān)S方式：圖2示出的驅(qū)動(dòng)方式是圖3驅(qū)動(dòng)方式的改進(jìn)方式，其優(yōu)點(diǎn)不僅提高了LED電流的控制精度，而且LED的亮度也可以通過(guò)改變電子開關(guān)S的通斷比來(lái)調(diào)節(jié)。然而，由于串聯(lián)電阻和線性穩(wěn)流電源的附加損耗均較高，因此所得到的總體效率仍然很低，具體的應(yīng)用范圍受到較大的限制。

三、開關(guān)型驅(qū)動(dòng)應(yīng)用

利用開關(guān)型驅(qū)動(dòng)可以獲得良好的電流控制精度和較高的總體效率，開關(guān)型驅(qū)動(dòng)。

應(yīng)用方式主要分為降壓式和升壓式兩大類：

1、降壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式：降壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓高于LED的端電壓或者是多個(gè)LED采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)用。

電路的主要原理是利用按照要求通斷的電子開關(guān)S所得到的斬波電流，來(lái)得到滿足LED工作時(shí)要求的電流lf值，通過(guò)電流的負(fù)反饋?zhàn)饔?由R0進(jìn)行電流取樣)使得流經(jīng)LED的電流If穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，同時(shí)可以兼有一定的調(diào)光功能。圖中的電感L的作用是起到S開通時(shí)儲(chǔ)能和S關(guān)斷后的續(xù)流作用，以減少流過(guò)LED電流If的波動(dòng)。

2、升壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)升壓式開關(guān)驅(qū)動(dòng)是針對(duì)電源電壓低于LED的端電壓或者是多個(gè)LED采用串聯(lián)驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)用。

電路的工作原理是利用按照要求通斷的電子開關(guān)S的通斷作用。在S開通時(shí)電源Vdd給電感L儲(chǔ)能，S關(guān)斷后L上的電壓極性反轉(zhuǎn)與電源電壓Vf相疊加來(lái)得到滿足LED工作時(shí)要求的電流值If和電壓值Vr，通過(guò)電流負(fù)反饋?zhàn)饔?由R0進(jìn)行電流取樣)，使得流過(guò)LED的電流If穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，同時(shí)可以兼有一定范圍的調(diào)光功能。

四、調(diào)光應(yīng)用方式

照明級(jí)白光LED不適合采用線性手過(guò)改變段來(lái)調(diào)節(jié)其發(fā)光的亮度，應(yīng)該采用電流If的幅值不變(LED的工作電流)，只改變If，單位時(shí)間內(nèi)電流脈j中寬度的方式來(lái)調(diào)光，因?yàn)檫@樣不會(huì)改變其發(fā)光的光譜而造成白光的偏色。常用的調(diào)光應(yīng)用主要采用以下幾種方式：

1、脈寬調(diào)制方式：脈寬調(diào)制是一種常見的調(diào)節(jié)LED亮度的方式。通過(guò)改變加在LED上的矩形脈沖電流的寬度大，使LED上得到的平均電流在較大的范圍內(nèi)改變，可以獲得較大范圍的調(diào)光效果。

2、頻率調(diào)制方式：頻率調(diào)制是另一種調(diào)節(jié)LED亮度的方式。保持加在LED上的矩形脈沖電流(幅值不變)的寬度不變，通過(guò)改變單位時(shí)間加在LED上的矩形脈；中電流的個(gè)數(shù)多少，使LED上得到的平均電流在較大的范圍內(nèi)發(fā)生變化，使得LED亮度具有較大范圍的調(diào)節(jié)。

3、位元角調(diào)制方式：位元角調(diào)制是采用一串含有二進(jìn)制序列脈沖，并且序列脈沖的每一位寬度都按照其位值的比例來(lái)延展。通過(guò)改變單位時(shí)間加在LED上的矩形脈；中電流占有位值所延展的寬度，使LED上得到的平均電流在較大的范圍內(nèi)發(fā)生變化，以調(diào)節(jié)LED的亮度。
總之，照明級(jí)白光LED是一種可用于替代普通照明的大功率固體發(fā)光器件，雖然受制于目前的價(jià)格，在一定程度上制約了應(yīng)用的速度，但是由于其具有的優(yōu)良性能所使然，隨著研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，可以預(yù)言照明級(jí)白光LED一定具有良好的應(yīng)用前景。