LED灯恒流驱动源电设计指导书.docVIP

LED高效恒流驱动电源的设?计指导书 第1章 绪论 1.1 LED工作原理 ?1.1.1 LED发光原理? 发光二极管（LED）是一?种将把电能变成光能的器件，?发光二极管的主要部份是由p?型半导体和n型半导体组成的?晶片，在P型半导体中，空穴?占有绝对地位，而在N型半导?体中电子占绝大多数。在这两?者之间是p-n结。的大体工?作过程是一个电变光的过程，?当LED的p-n结由外部电?路加上正向偏压时，P区的正?电荷将向N区扩散，同时N区?的电子也向P区扩散，电子与?空穴结合然后释放能量，一部?分能量由光的形式散发出来，?这就是发光的原因。不同大小?的能量水平的差异，频率和波?长的光的不同，相应的光的颜?色是不同的，这便是LED发?光原理。 1.1.2 LE?D光源的特点 1超低能耗 ?比起传统的白炽灯为首的白炽?灯，至少节省20%以上的电?量，节约了资源。 2超长寿?命 传统的节能灯的寿命是2?000~8000小时，而L?ED照明灯寿命可达5万~1?0万小时。 3响应时间短 ?LED灯的响应时间比传统的?照明灯快几个数量级。 4工?作电压低 LED的驱动电源?既可以是高压电源又可以是低?压电源，相比传统的照明灯，?它更加适应电压的变化，电压?发生变化的时候不容易损坏。? 5绿色环保 符合欧盟标准?，不会造成环境污染，并且L?ED可以被回收利用。 6坚?固可靠 LED完全封装在循?环氧树脂里面的LED，它比?传统照明灯更加坚固不易损坏?。 7不招蚊虫 因LED用?二极管发光技术，使用的冷光?源，所以不招蚊虫。 8自选?颜色 可以通过不同的设计以?及电流的大小来改变LED的?颜色。如小电流时为红色的L?ED，随着电流的增加，可以?依次变为橙色，黄色，最后为?绿色。 目前白色LED发光?效率已经突破120LM/W?，是白炽灯15LM/W的8?倍，是荧光灯50LM/W的?2倍多。LED的光谱中没有?紫外线和红外线成分，所以有?害辐射小。在散热良好的情况?下，LED的光通量半衰期大?于5万小时以上，可以正常使?用20年，器件寿命一般都在?10万小时以上，是荧光灯寿?命的10倍，是白炽灯的10?0倍。这种灯具具有非常好的?节能长寿命特性，随着白色L?ED价格的不断降低，LED?照明灯不但在节日彩灯装饰中?广泛应用，而且逐步延伸到路?面照明、民用照明等低照度要?求的领域，全面进入实用化，?并且在环保方面废弃物可以回?收，没有荧光灯的汞污染问题?，是国家重点发展的继白炽灯?、荧光灯之后的第三代照明产?业。 LED驱动电源原?理 下图为超高亮LED的?特性伏案特性曲线，即正向电?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，即?通常所说的导通电压之后，可?近似认为，IF与VF成正比?。表中是当前主要超高亮LE?D的电气特性。当前超高亮L?ED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VF-I?F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L?ED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-40℃?时光输出是25℃时的1.8?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。 （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：Vin为电?路的输入电压： IF为IE?D的正向电流; VF为LE?D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：V?o为单个LED的开通压降;? Rs为单个LED的线性化?等效串联电阻。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