高功率LED恒流源串联驱动器的设计

发布时间:2010-8-4 09:54    发布者:lavida
关键词: LED , 串联驱动器 , 高功率 , 恒流源
随着大功率LED的问世,因其发光效率是一般荧光灯或白炽灯的5"7倍,节能效果十分显著。因而,大功率LED具有广泛的应用前景。目前,单个大功率LED已有1W、3W、5W和10W,已被大量使用的是1W和3W的大功率LED,采用多个大功率LED串联和并联,其组合输出功率已达70W"100W。

大功率LED虽具有发光效率高和节能的优点,但其管压降的不一致却是需要克服的缺点。其次,大功率LED的温度特性较差。随着结温和环境温度的改变,其管子的电流和发光效率变化很大,这也给使用带来了不便。

由于大功率LED存在以上缺点,人们在使用时多采用两种驱动方案:1.恒压源驱动。即采用多个LED并联后用恒压源驱动。这样,由于LED的管压降不一致,使得二极管的电流不一致,从而其发光效率也大不一样。在大功率LED中,此方案应用较少。2.恒流源驱动。由于大功率LED的管压降不一致,另外,LED受其结温和环境温度的影响较大,所以,用多个LED串联,并用恒流源驱动能有效克服上述缺点。  

大功率LED的主要特性

工作波长

大功率LED的工作波长与其发光的颜色有关。例如,冷白光LED的工作波长在525埃"600埃之间, 而暖白光LED的工作波长在525埃"675埃之间。

正向压降

大功率LED的正向电压每变化0.1V时,其电流变化约100mA.

工作电流与发光强度的关系

大功率LED的发光强度与其结温和环境温度有关。这主要是由于温度升高时,其工作电流也相应减小,同样,LED的发光强度与其工作电流的关系近似为线性,对于1W和3W的LED,其工作电流每减少100mA,发光强度减少约15%。

高功率LED串联恒流

源驱动器的原理

目前,市场上出现的高功率LED串联驱动器有其局限性,一般为3"6个LED串联,且个数要一定,不能任意联接。本文提出一种任意个(1"20个)LED串联的恒流源驱动方案,如图1所示,其工作原理如下:

以1W的LED为例,其额定电流为350mA。由于某种原因使LED电流减小时,恒流源电路采集到变化(减小)的电流值,进行放大后,通过U1传输给控制电路。控制电路对采样信号进行反相处理,输出脉冲宽度增大。宽度增大的输出脉冲驱动功率转换级的功率管D5,使得次级输出电压增加。这样,串联LED两端的电压也增大,于是,流过LED的电流也增大,这就维持了LED的电流恒定。同样,若由于某种原因,使LED的电流增大时,其控制过程相反。这种恒流源驱动器的优点就在于:不管LED的管压降差异有多大,其结温和环境温度的变化引起二极管的电流变化有多大,都能通过高速的恒流源电路的快速调整,来维持LED的电流恒定。  

高功率LED恒流源

驱动器设计时要注意的问题

设计高功率LED恒流源驱动器时应注意如下几点:

1 根据串联LED的个数来选择控制电路的控制芯片。因为LED的个数不同,所需芯片的输出功率也就不同。图1中选择的是ICE 2A165,也可选择其它类似的开关电源控制芯片。

2 开关电源变压器的漏感应尽量小,否则会使驱动器的可靠性降低。因为变压器的漏感大,在开关截止的瞬间会产生很高的反向尖峰电压,严重时有可能超过控制开关的耐压,而使芯片击穿,造成驱动器的可靠性大大降低。开关电源变压器T1是该产品的关键件,有必要在专业厂家制作。

3 恒流源电路的工作速度要快,这样可以使LED更安全。因为本文提出的LED串联驱动器是任意个(1"20个)串联,这样就要求开关电源的输出电压变化速度要快,若调整速度不快,则可能造成LED的损坏。  

结语

实践证明,本文提出的高功率LED恒流源驱动器的方案是可行的,并且与其它驱动器相比,成本较低,从而具有广泛的应用前景。
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