高亮度 LED 驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)優(yōu)化

　　在各種不同類(lèi)型的光源中，高亮度 LED(發(fā)光二極管) 目前增長(zhǎng)勢(shì)頭良好，正開(kāi)始替代白熾燈、鹵素?zé)?、熒光燈?HID氙氣燈等其它種類(lèi)的光源。過(guò)去，由于受到光線(xiàn)輸出的限制，LED 只適用于儀器發(fā)光。近年來(lái)，高亮度 LED(HBLED)開(kāi)始用于建筑照明、裝飾照明，以及標(biāo)識(shí)牌照明等。HBLED 亦成為 CCFL(冷陰極熒光燈)光源的有力替代品，用作液晶電視和顯示器的背光照明。隨著 HBLED 技術(shù)的不斷發(fā)展，HBLED發(fā)光效率可以達(dá)到 35 至 50 lm/W(流明/瓦)，已經(jīng)超過(guò)了白熾燈和鹵素?zé)?，并可以與熒光燈相媲美。如果HBLED 技術(shù)進(jìn)一步改善，發(fā)光效率將高達(dá) 100 lm/W，從而超過(guò)熒光燈，并最終與 HID 燈一決高下。

　　應(yīng)當(dāng)指出， HBLED 可以非常容易地實(shí)現(xiàn)全范圍內(nèi)的調(diào)光，而熒光燈的調(diào)光不僅困難，成本也高，且當(dāng)光輸出低于 50% 時(shí)不能調(diào)光。

　　HBLED 的顏色、尺寸和額定功率各不相同。不同型號(hào)之間的電氣特性(尤其是正向壓降)差異較大;不同批次產(chǎn)品之間也有著很大不同，因而公差范圍很寬。此外，正向壓降的負(fù)溫度系數(shù)也增加了為具體應(yīng)用確定一款合適電源的難度。當(dāng)前市場(chǎng)上出售的HBLED驅(qū)動(dòng)電源大部分只是提供恒定電壓。這種方法雖然直觀(guān)上來(lái)講易于被非技術(shù)用戶(hù)所理解，但實(shí)際上增加了系統(tǒng)的局限性，同時(shí)降低了效率。

　　HBLED 根據(jù)電流而不是電壓確定等級(jí)。例如，一個(gè) HBLED 系列會(huì)包含多個(gè)型號(hào)，具有不同的顏色和正向壓降，但額定電流卻完全一致，如 350 mA 或 700 mA。除了單只銷(xiāo)售以外，HBLED 還廣泛以包含多支相連發(fā)光管的面板形式出售。

　　串聯(lián) HBLED電路中每只 LED電流相同，不過(guò)正向壓降不同(其值位于 4V 區(qū)間內(nèi))，因此一串 HBLED 的累積電壓會(huì)迅速增加。為防止面板的供電電壓超過(guò)預(yù)期值，一般面板同時(shí)采用串聯(lián)與并聯(lián) LED 網(wǎng)絡(luò)。例如，Lumileds Flood 面板上有 12 支 LED接成 6 個(gè)并聯(lián) LED 對(duì)，如圖 1 所示。

　　在上述情況中，制造商將 HBLED 接為并聯(lián)對(duì)。由于它們的正向壓降表現(xiàn)為負(fù)溫度系數(shù)，為防止其中一只 LED 比另一只導(dǎo)入更多電流，必須在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行精確匹配。不幸的是，即使少量失配也會(huì)在工作中產(chǎn)生巨大影響，因?yàn)槿绻恢?LED與另外一只相比 正向壓偏低，其導(dǎo)入電流就會(huì)略高，溫度上升也會(huì)較快，因此正向壓降降低的速率將高于另一只，從而進(jìn)一步加劇不平衡。即使制造商成功選擇了匹配的二極管，但由于六對(duì)相互串聯(lián)，每一對(duì)的正向壓降也各不相同。這種情況下，整個(gè)面板的總電壓為單只 HBLED 正向壓降的六倍。該面板目前有六種不同顏色可供選擇，正向壓降在17 V 至 21V之間。此外，公差相比之下也較大，如白光面板的電壓范圍為 16 到 24V。電壓的溫度系數(shù)為 -12mV / 攝氏度，也就是說(shuō)如果在 25 度室溫下面板的電壓為 17V，那么在溫度為 50 度時(shí)電壓將為 16.7V。與此同時(shí)，無(wú)論在何種情況下，面板的額定電流都保持在 700mA。

　　目前市場(chǎng)上出售的 HBLED電源顯然無(wú)法為上述LED陣列提供電能，除非增加一個(gè)串聯(lián)限流電阻。增加這個(gè)電阻后額定17V的面板可以在24V定壓與700mA電流下正常工作，同時(shí)卻會(huì)產(chǎn)生(24 -17)