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LED的恒流驱动

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LED的恒流驱动

发布日期:2018-09-07 作者: 点击:

LED的恒流驱动

由于LED是特性灵敏的半导体器材,又具有负温度特性,因而在运用过程中需求对其进行安稳作业状况和保护,南阳LED显示屏然后发生了驱动的概念。LED显示屏的器材对驱动电源的要求近乎于严苛,LED不像一般的白炽灯泡,能够直接衔接220V的沟通市电。LED是2~3伏的低电压驱动,必需求规划凌乱的改换电路,不同用处的LED灯,要装备不同的电源适配器。世界商场上国外客户对LED驱动电源的功率变换、有用功率、恒流精度、电源寿数、电磁兼容的要求都十分高,规划一款好的电源必需求归纳考虑这些因数,由于电源在整个灯具中的效果就比方像人的心脏相同重要。

用LED作为显现器或其他照明设备或背光源时,需求对其进行恒流驱动,首要原因是:

1.防止驱动电流超出最大额外值,影响其牢靠性。

2.取得预期的亮度要求,并确保各个LED亮度、色度的一致性。

2驱动特色

依据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求,在挑选和规划LED驱动电源时要考虑到以下几点:

1.高牢靠性:特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,修理不便当,修理的花费也大。

2.高功率:LED是节能产品,驱动电源的功率要高。关于电源装置在灯具内的结构,尤为重要。南阳LED显示屏由于LED的发光功率跟着LED温度的升高而下降,所以LED的散热十分重要。电源的功率高,它的耗费功率小,在灯具内发热量就小,也就下降了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

3.高功率要素:功率要素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性目标。南阳LED显示屏尽管功率不大的单个用电器功率要素低一点对电网的影响不大,但晚上我们点灯,同类负载太会集,会对电网发生较严重的污染。关于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,或许会对功率要素方面有必定的目标要求。

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4.这种办法,组合灵敏,一路LED毛病,不影响其他LED的作业,但本钱会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运转。它的利益是本钱低一点,但灵敏性差,还要处理某个LED毛病,不影响其他LED显示屏配件运转的问题。这两种方式,在一段时刻内并存。多路恒流输出供电办法,在本钱和功用方面会较好。或许是今后的干流方向。

5.浪涌保护:LED抗浪涌的才干是比较差的,特别是抗反向电压才干。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在野外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网体系会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因而LED驱动电源要有按捺浪涌的侵入,保护LED不被损坏的才干。

6.保护功用:电源除了惯例的保护功用外,最好在恒流输出中添加LED温度负反响,防止LED温度过高。

7.防护方面:灯具外装置型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。

8.驱动电源的寿数要与LED的寿数相适配。

9.要契合安规和电磁兼容的要求。

跟着LED的运用日益广泛,LED驱动电源的功用将越来越合适LED的要求。

3驱动原理

正向压降(VF)和正向电流的(IF)联系曲线,由曲线可知,当正向电压超越某个阈值(约2V),即一般所说的导通电压之后,可近似以为,IF与VF成正比。见表是其时首要超高亮LED的电气特性。由表可知,其时超高亮LED的最高IF可达1A,而VF一般为2~4V。

由于LED的光特性一般都描绘为电流的函数,而不是电压的函数,光通量(φV)与IF的联系曲线,因而,选用恒流源驱动能够更好地操控亮度。此外,LED的正向压降改动规模比较大(最大可达1V以上),而由上图中的VF-IF曲线可知,VF的微小改动会引起较大的,IF改动,然后引起亮度的较大改动。所以,选用恒压源驱动不能确保LED亮度的一致性,并且影响LED的牢靠性、寿数和光衰。因而,超高亮LED一般选用恒流源驱动。

LED的温度与光通量(φV)联系曲线,由下图可知光通量与温度成反比,85℃时的光通量是25℃时的一半,而一40℃韶光输出是25℃时的1.8倍。温度的改动对LED的波长也有必定的影响,因而,良好的散热是LED坚持安稳亮度的确保。

4驱动电路

由于遭到LED功率水平的约束,一般需一起驱动多个LED以满意亮度需求,因而,需求专门的驱动电路来点亮LED。

1.阻容降压:运用电容在沟通下的阻抗来约束输入电流,然后取得直流电平给LED供电。这种驱动办法结构简略,本钱低价,可是输入非阻隔计划,有安全隐患。并且变换功率很低,无法做到恒流操控。

2.阻隔反激电路:运用反激电路,经过变压器在副边发生直流电平,

再经过光耦将此电平的纹波反响回原边,然后自激安稳。此类电路契合安规确定要求,并且输出恒流精度较好,变换功率较高。但由于需求光耦和副边恒流操控电路,导致体系凌乱,体积大,本钱高。

3.原边计划:原边计划就是经过彻底在沟通原边操控输出的电源和电流,最准确能够做到5%的恒流精度,副边仅需简略的输出电路即可。原边首要依托辅助边的反响来操控输出电压,依托限流电阻对原边电流的操控,一起乘以匝比来操控输出电流的精度。原边计划承继了阻隔反激电路的种种利益,一起架构简略,能够做到小体积和低本钱。

原边的恒流精度问题:由于变压的出产精度难以操控,导致原边计划在运用低质量变压器时,输出电流漂移较大。所以,原边计划经过改善添加了副边恒流操控电路,这样尽管比一般的原边计划凌乱了,可是对比反激计划,依然能够省去光耦等,体系性价比最高。

5驱动办法

经过线性稳压器来变换电压会面临功耗问题,这种办法比较合适用于需求逃避噪声(比方汽车音响)因而不能选用开关办法的变换电路中。而开关办法的特色是变换功率十分高,但它也有噪声的问题,所以挑选何种变换办法取决于何种运用。

一般,电荷泵驱动办法的功率会跟着输入电压的改动而改动,在电压改动规模大的运用中,其功率比较低;而在电压改动规模比较小的运用中,只有当输入和输出电压之间是整倍数联系时,它的功率才干到达最大,但这在电池供电的实践运用中很难到达。反观电感的变换功率不太受电压搅扰,运用约束也比电荷泵要少。

6规划思想

LED显示屏的LED在可携式产品中背光源的位置现已不可动摇,即就是在大尺度LCD的背光源当中,LED也开端应战CCFL(冷阴极萤光灯)的干流位置;而在照明领域,LED作为半导体照明最要害的部件,更是由于顶着节能、环保、长寿数、免保护等诸多光环而遭到商场的追捧。驱动电路是LED(发光二极管)产品的重要组成部分,不管在照明、背光源仍是显现板领域,驱动电路技能架构的挑选都应与详细的运用相匹配。

LED的发光原理是在它两头加上正向电压,使半导体中的少数载流子和大都载流子发作复合,放出过剩能量,然后引起光子的发射。LED驱动电路的首要功用是将沟通电压变换为恒流电源,一起按照LED器材的要求完结与LED的电压和电流的匹配。LED驱动电路除了要满意安全要求外,其他的根本功用应有两个方面:

一是尽可能坚持恒流特性,尤其在电源电压发作±15%的改变时,仍应能坚持输出电流在±10%的规模内改变。

1、防止驱动电流超出最大额外值,影响其牢靠性。

2、取得预期的亮度要求,并确保各个LED亮度、色度的一致性。

二是驱动电路应坚持较低的自身功耗,这样才干使LED的体系功率坚持在较高水准。

PWM(脉宽调制)技能是一种传统的调光办法,它运用简略的数位脉冲,反覆开关LED驱动器,体系只需求供给宽、窄不同的数位式脉冲,即可简略地完结改动输出电流,然后调理LED的亮度。该技能的利益在于能够供给高质量的白光,以及运用简略,功率高,但一个丧命的缺陷是简略发生电磁搅扰,有时乃至会发生人耳能听见的杂讯。

升压是LED驱动电路的重要任务,而电感升压和电荷泵升压是两种不同的拓扑方式。“由于LED是由电流驱动的,而电感在进行电流变换时功率最高,因而电感升压办法最大的利益就是功率高,假如规划妥当能够超越90%;不过它的缺陷也相同显着,就是电磁搅扰很强,对手机等通信产品的体系要求就十分高。跟着电荷泵的出现,选用电荷泵的升压办法其功率将低于电感升压。

不管在照明运用仍是背光运用领域,进步驱动电路的变换功率都是产品规划者有必要面临的问题。进步变换功率,不只有利于可携式产品延伸待机时刻,一起也是处理LED散热问题的重要手段。在照明领域,由于运用大功率LED,因而进步变换功率就显得尤为重要。

LED在作业时需求有稳流、稳压的元件,可是此类元件应具有自身承当的分压高,但功耗要小的特性,不然将使具有较高功率的LED由于驱动电路的作业功耗太大而使全体体系的功率大为下降,有悖于节能高效的宗旨。所以应尽可能不选用电阻或串联稳压电路来作为LED驱动器的限流主电路,而应该选用电容、电感或有源开关电路等高效电路,这样才干确保LED体系的高功率。选用串联式集成恒功率输出电路,能够使LED的光输出在很宽的电源规模内坚持安稳,但一般的IC电路会因而而使功率有所下降。选用有源开关电路能够确保在较高的变换功率下完结电源电压大幅度改动时恒功率输出。

可是以其一起的利益,能够在安全特别电压(游泳池、划水池内水下灯具、矿灯)条件下高效作业。此外,在直接选用绿色电能(太阳能、风能等),以及应急照明方面也有着其一起的优势。尤其在调光方面,LED不只可完结0~100%的调光,并且可确保在整个调光过程坚持较高光效,并且不危害LED的寿数,而气体放电灯则很难做到这一点。

7要求

LED驱动电路除了要满意安全要求外,其他的根本功用应有两个方面:

一是尽可能坚持恒流特性,尤其在电源电压发作±15%的改变时,仍应能坚持输出电流在±10%的规模内改变.首要原因是:1、防止驱动电流超出最大额外值,影响其牢靠性.2、取得预期的亮度要求,并确保各个LED亮度、色度的一致性。

二是驱动电路应坚持较低的自身功耗,这样才干使LED的体系功率坚持在较高水准。

8直流操控

LED是由电流驱动的器材,其亮度与正向电流呈比例联系。有两种办法能够操控正向电流。

榜首种办法是选用LEDV-I曲线来确定发生预期正向电流所需求向LED施加的电压。其完结办法一般选用一个电压电源和一个镇流电阻器。如下所述,此办法有多项不足之处。LED正向电压的任何改动都会导致LED电流的改动。假如额外正向电压为3.6V,则图1中LED的电流为20mA。假如电压变为4.0V,这是温度或制造改动引起的特定压变,那么正向电流则下降到14mA。正向电压改动11%会导致更大的正向电流改动,达30%。其他,依据可用的输入电压,镇流电阻的压降和功耗会糟蹋功率和下降电池运用寿数。

第二种办法、也是首选的LED电流调整办法是运用恒流电源来驱动LED。

9高功率

便携式运用中电池运用寿数是至关重要的。LED驱动器假如有用,就有必要具有高效性。LED驱动器的功率丈量与典型电源的功率丈量不同。典型电源功率丈量的界说是输出功率除以输入功率。而关于LED驱动器来说,输出功率并非相关参数。重要的是发生预期LED亮度所需求的输入功率值。这能够简略地经过使LED功率除以输入功率来确定。请注意:假如这样界说功率的话,则电流检测电阻器中的功耗会导致电源功率耗散。经过图3所示的公式,咱们能够看出较小的电流传感电压会发生较高功率的LED驱动器。图4说明晰选用0.25V参阅电压的电源与选用1V参阅电压的电源比较,二者的功率进步状况。较低的电流传感电压电源更为有用,不管输入电压或LED电流怎么,只需其他条件相同,较低的参阅电压都能够进步功率并延伸电池的运用寿数。


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