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    電源驅動LED的基本原理與具體方法
    作者:聚鑫德源來源:聚鑫德源瀏覽:415時間:2013-02-20 14:16:09字體:[ ]

    原始電源有各種形式,但無論哪種電源,一般都不能直接給LED供電。因此,要用LED做照明光源首先就要解決電源變換問題。LED實際上是一個電流驅動的低電壓單向導電器件,LED驅動器應具有直流控制、高效率、PWM調光、過壓保護、負載斷開、小型尺寸,以及簡便易用等特性。設計給LED供電的電源變換器時必須要注意以下事項。

    ①由于LED是單向導電器件,所以要用直流電流或者單向脈沖電流給LED供電。


    ②由于LED是一個具有PN結結構的半導體器件,具有勢壘電動勢,這就形成了導通門限電壓,所以加在LED上的電壓值必須超過這個門限電壓,LED才會充分導通。大功率LED的門限電壓一般在2.5V以上,正常工作時LED的壓降為3~4V。


    ③LED的電流、電壓特性是非線性的。因為流過LED的電流在數值上等于供電電源的電動勢減去LED的勢壘電動勢后再除以回路的總電阻(電源內阻、引線電阻、LED體電阻之和),所以流過LED的電流和加在LED兩端的電壓不成正比。


    ④由于LED的PN結具有負的溫度系數,則溫度升高時LED的勢壘電動勢會降低。因此LED不能直接用電壓源供電,且必須采取限流措施,否則隨著LED工作時溫度的升高,電流會越來越大以致損壞LED。


    ⑤流過LED的電流和LED的光通量的比值也是非線性的。LED的光通量隨著流過LED的電流增加而增加,但卻不成正比,越到后來光通量增加得越少。因此,應使LED在一個發光效率比較高的電流值下工作。

    另外,LED也和其他光源一樣,其所能承受的電功率是有限的。如果加在LED上的電功率超過一定數值,LED可能損壞。由于生產工藝和材料特性方面的差異,同樣型號LED的勢壘電動勢及LED的內阻也不完全一樣,這就導致LED工作時的壓降不一致,再加上LED勢壘電動勢具有負的溫度系數,因此LED不能直接并聯使用。


    用原始電源給LED供電有4種情況:低電壓驅動、過渡電壓驅動、高電壓驅動、市電驅動。不同的情況在電源變換器技術的實現上有不同的方案。下面簡要地介紹上述幾種電源驅動LED的方法。

    1.低電壓驅動LED


    低電壓驅動就是指用低于LED正向導通壓降的電壓驅動LED,如用一節普通干電池或鎳鉻/鎳氫電池驅動LED,其正常供電電壓在0。8~1。65V之間。用低電壓驅動LED時需要把電壓升高到足以使LED導通的電壓值♂對于LED這樣的低功耗照明器件,低電壓驅動法是一種常見的使用情況,如LED手電筒、LED應急燈、節能臺燈等。由于受單節電池容量的限制,低電壓驅動電源一般不需要很大功率,但要求有最低的成本和比較高的變換效率,考慮到有時有可能需配合一節5號電池工作,故還要其有最小的體積。最佳技術方案是選用電容式升壓變換器。


    2.過渡電壓驅動LED

    過渡電壓驅動是指給LED供電的電源的電壓值在LED壓降附近變動,這個電壓有時可能略高于LED的壓降,有時可能略低于LED的壓降。如由一節鋰電池或兩節串聯的鉛酸電池構成的電源,電池充滿電時其電壓在4V以上,電池放電快結束時電壓在3V以下,典型應用為LED礦燈。


    過渡電壓驅動LED的電源變換電路既要解決升壓問題,還要解決降壓問題,為了配合一節鋰電池工作,也需要有盡可能小的體積和盡量低的成本。一般情況下其功率也不大,最高性價比的電路結構是電感式升、降壓變換器。


    3.高電壓驅動LED


    高電壓驅動是指給LED供電的電源的電壓值始終高于LED的壓降,常見的電源有6V、12V、24V蓄電池。該方法的典型應用如太陽能草坪燈、太陽能庭院燈、機動車的燈光系統等。高電壓驅動LED要解決降壓問題,由于高電壓驅動時一般是由普通蓄電池供電的,會用到比較大的功率,如機動車照明和信號燈光,因此應該有盡量低的成本。變換器的最佳電路結構是電感式降壓變換器。


    4.市電驅動LED


    采用市電驅動LED是最有實用價值的驅動方式,也是推廣LED在照明領域的應用必須要解決好的問題。用市電驅動LED要解決降壓和整流問題,還要有比較高的變換效率,有較小的體積和較低的成本,還應該解決安全隔離問題??紤]到它對電網的影響,還要解決好電磁干擾和功率因數問題。對中、小功率的LED而言,其最佳電路結構是隔離式單端反激變換器:對于大功率的應用場合,應該使用橋式變換電路。

    關鍵詞: LED驅動原理
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