LED驱动电路详细介绍电子教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED驱动电路详细介绍-LED驱动电路详细介绍内容摘要：论文提出了几种有代表性的实用LED驱动电路方案，并对每一种驱动电路的工作原理，优缺点及适用范围进行了较详尽的论述。对LED用户合理选用驱动电路有一定的指导作用。论文并附电压系数计算表、LED恒流驱动器型谱图、恒流驱动器性能对比表、恒流驱动器接线图等图表4张。一、概述LED是一种节能、环保、小尺寸、快速、多色彩、长寿命的新型光源。近年来国内许多厂家都在积极研发LED新型灯具。但是一个不容忽视的事实是与LED灯配套的驱动器却没有及时跟上来，驱动电路性能

2、不佳，故障率高，成了LED推广应用的瓶颈，其中还有许多技术问题需要研究解决。接触过LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡（正向动态电阻非常小），要给LED供电就比较困难。不能像普通白炽灯一样，直接用电压源供电，否则电压波动稍增，电流就会增大到将LED烧毁的程度。为了稳住LED的工作电流，保证LED能正常可靠地工作，各种各样的LED驱动电路就应运而生。最简单的是串联一只镇流电阻，而复杂的是用许多电子元件构成的“恒流驱动器”。近两年来，我公司为解决研发LED灯的需要，广开思路对各种可能有使用价值的LED驱动电路，从简单到复杂，从小功率到大功率，从直流到交流，全面深入地进行了试验研究，从中提

3、炼出了几种有代表性的驱动电路方案，经试用效果良好。下面逐一介绍，与同行作一次交流。二、镇流电阻方案此方案的原理电路图见图1。这是一种极其简单，自LED面世以来至今还一直在用的经典电路。LED工作电流I按下式计算：（1）I与镇流电阻R成反比；当电源电压U上升时，R能限制I的过量增长，使I不超出LED的允许范围。此电路的优点是简单，成本低；缺点是电流稳定度不高；电阻发热消耗功率，导致用电效率低，仅适用于小功率LED范围。一般资料提供的镇流电阻R的计算公式是：(2)按此公式计算出的R值仅满足了一个条件：工作电流I。而对驱动电路另两个重要的性能指标：电流稳定度和用电效率，则全然没有顾及。因此用它设计出

4、的电路，性能没有保证。笔者摸索出一种新的设计计算方法，取名叫“电压系数法”。它是从电流稳定度和用电效率的要求出发，再计算出镇流电阻R和电源电压U的值。这样设计出来的电路，就能满足三个条件：电流稳定度；用电效率和工作电流I。电压系数法的内容如下：（公式中用到的符号见图1）首先建立电压系数定义：（3）（电源电压与LED工作电压之比）;根据原始公式（1），经数学推导（过程省略）可得下列计算公式：电流稳定度()（4）（假定）；用电效率=()（5）;镇流电阻R=()（6）；电源电压U=（V）（7）为简化计算，电流稳定度与用电效率两项的计算结果，已做成电压系数（K）计算表（见附表1）。据选定的K值，可快速

5、查出对应的和值。从表中数据看出：随着K值的增加，电流稳定度增加，但用电效率则下降。因此设计选取K值时，应兼顾这两者的不同要求，取一个折中值。电压系数法设计举例：已知：LED参数=9VI=20mA；开关稳压电源供电，较小，按5考虑。取K=1.3（查电压系数计算表：=21.7=76.9）按（6）式：镇流电阻R=;取150按（7）式：电源电压U=11.7V取12V电压系数法的核心是正确选择K值，笔者建议：用稳压电源供电，K值取1.31.4;而电源电压波动较大的条件下，K值取1.51.6。在实际应用中，单只小功率LED仅能做信号灯。要想做成LED灯具，有时要用到几十甚至数百只超高亮度小功率LED，才能

6、达到使用的要求。为便于供电（高电压、小电流）或最好直接由市电220V供电，通常将许多LED串联后，再串一只镇流电阻组成一条支路，最后将若干条支路并联起来构成整个灯具电路（见图2右），这种接法简称为“串并”接法。此接法有一个明显的缺点是支路中的任一只LED断路时，该支路所有LED都不亮，故障影响面大。一种经改进的“串并串”接法对这问题解决得较好（见图2左）。所谓“串并串”是先用少量LED串联再串镇流电阻组成一条支路，再将若干条支路并联组成“支路组”，最后将若干“支路组”再串联构成整个灯具电路。此种接法不仅缩小了断一只LED的故障影响面，而且将镇流电阻化整为零，将几只大功率电阻变成几十只小功率电阻

7、，由集中安装变成分散安装，这样既利于电阻散热，又可以将灯具设计得更紧凑。根据经验：支路串联LED数不宜多，一般取36只；支路并联数不宜少，至少应大于5条。这样当1条支路断路时，其余4条支路电流都将增加25，因此在选定LED正常工作电流时要留出过载余量。三、镇流电容方案此方案的原理电路见图3。电路的工作是基于在交流电路中，电容存在容抗XC也有镇流作用的原理。另外电容消耗无功功率，不发热；而电阻则消耗有功功率，会转化为热能耗散掉，所以镇流电容比镇流电阻，能节省一部分电能，并能设计成将LED灯直接接到市电220V上，使用更为方便。此方案的优点是简单，成本低，供电方便；缺点是电流稳定度不高，效率也不高

8、。仅适用于小功率LED范围。当LED的数量较多，串联后LED支路电压较高的场合更为适用。电路设计计算：直流输出电压和支路镇流电阻R:可按“电压系数法”的公式（7）和公式（6）计算。直流输出电流:(N支路数；0.8安全系数)（8）镇流电容容抗：()（9）（近似估算）电容：C=(F)（10）（近似估算）因电路输入侧是交流，输出侧经整流滤波成直流，很难计算。公式（10）计算出的C值精度很低，只能作为参考值，准确值只有通过试验来确定。电容C1起滤波作用，这点非常重要。如果取消它，用示波器从R两端观察到LED将会承受很高的尖峰电流，威胁LED的使用安全。有了它可降低电流的峰值，提高平均值。C1的值也是通

9、过实验来确定：使峰值系数=（峰值与平均值之比）控制在1.21.3比较合适。电阻R1是为限制合闸冲击电流而设置的，其值不宜大。电阻R2、R3是电容C、C1的放电电阻。保证断电后，电容C、C1存储的电荷能迅速泄放掉，避免触及遭电击。四、线性恒流驱动电路上面已经提到电阻、电容镇流电路的缺点是电流稳定度低（I/I达2050），用电效率也低（约5070），仅适用于小功率LED灯。为满足中、大功率LED灯的供电需要，利用电子技术常见的电流负反馈原理，设计出许多恒流驱动电路。像直流恒压电源一样，按其调整管是工作在线性，还是开关状态，恒流驱动电路也分成两类：线性恒流驱动电路和开关恒流驱动电路。图4是最简单的两

10、端线性恒流驱动电路。它借用三端集成稳压器LM337组成恒流电路，外围仅用两个元件：电流取样电阻R和抗干扰消振电容C。恒流值I由R值来确定：(11)1.25V是LM337的基准电压。反过来，根据所要求的恒流值I，可计算电流取样电阻：（12）LM337最大输出电流可达1.5A，工作压差40V，稳流精度高，可达12，内部设有过流、过热保护，使用安全可靠。LM337工作在线性状态，其功率损耗P=I，在恒流值I已定的情况下，只有降低工作压差才能降低功耗。合适的工作压差选择在48V范围。低于3V将不恒流了。线性恒流驱动电路一般与直流开关稳压电源配合使用。电源稳压值按下式计算：(13)NLED串联个数；单只

11、LED正向工作电压；恒流驱动电路额定工作压差，一般取6V计算。用电效率=(14)分析上式：降低及增加N，提高电源电压，才能提高效率。如果直流电源采用负极接地（接机壳），集成块LM337可直接安装在机壳上，散热效果更好。LM337最大输出电流1.5A，为了得到比它更大的恒流值，可以有三种办法：将现有恒流电路多个并联使用，总恒流值等于各分路恒流值之和；在现有恒流电路的基础上，再增加一级电流放大（R2、VT）如图5。采用专门设计的大电流恒流驱动电路如图6。大电流恒流驱动电路结构也很简单，仅由6只电子元件组成：三极管VT1、VT2；电阻R1、R2、R3和电容C1。为了得到较高的电流放大倍数和较大的输出

12、电流，调整管VT2采用了达林顿管TIP137（8A，100V，70W）。电流取样电阻R1的值，可根据所要求的恒流值I来计算：（15）三极管VT1发射结电压，约0.6V。电路工作原理也很简单：当因电源电压上升或LED负载减少导致输出电流I上升时，电路发生以下调节作用：II；当输出电流I受扰下降时，调节作用相反。正是这种电流负反馈作用，维持了输出电流I的基本恒定。五、开关恒流驱动电路上述线性恒流驱动电路虽具有电路简单、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等优点，但使用中也发现几点不足：调整管工作在线性状态，工作时功耗高发热大（特别是工作压差过大时），不仅要求较大尺寸的散热器，而且降低了用电效率。电

13、源电压要求按公式（13）与LED工作电压严格匹配，不允许大范围改变。也就是说它对电源电压及LED负载变化的适应性差。它仅能工作在降压状态，不能工作在升压状态。即电源电压必须高于LED工作电压。供电不太方便，一般要配开关稳压电源，不能直接用220V供电。采用开关恒流驱动电路能较好地解决上述问题。下面分别介绍几种开关恒流驱动电路实例，以加深对它们工作原理和特性的了解。直流低压开关恒流驱动电路a.由分立元件构成的开关恒流驱动电路图7是一种能将6V电源升压至24V，恒流输出100mA的自激开关恒流驱动电路。其调整管VT1的工作状态同开关稳压电源完全一样，也是通过自动调节其占空比D的大小，来稳定输出。它

14、们的区别是取样电路不同：开关稳压电源是输出电压取样，通过电压负反馈，稳定输出电压；而开关恒流电源是输出电流取样，通过电流负反馈，稳定输出电流。接在VT1集电极上的高频变压器T有3组绕组：N1初级绕组、N2反馈绕组、N3次级绕组,各绕组同名端在图中已标出。磁芯采用软磁铁氧体材料（R2KB），为防止N1通过单向工作电流（包含有较大的直流分量），使磁芯饱和，磁路中必须加上0.050.15mm的空气隙。电路的具体工作过程是这样的：接通6V电源，通过R2给VT2提供小量的基极电流，经VT2放大后，再输入VT1基极，使VT1进入放大区。当VT1进入放大区后，在N1与N2强正反馈作用下，VT1很快进入自激开

15、关振荡状态。振荡频率高达50100KHZ。在VT1饱和导通期间，6V电压全部加到N1上，N1上的感应电势是上+下，N3上的感应电势是上下+，接在N3上的二极管VD3是截止的。此时N1就像一只电感接到6V电源上，其线圈电流随时间增长，电能逐渐转化成磁能存储在磁芯中。在VT1截止关断期间，感应电势反向，接在N3上的二极管VD3导通。N3通过VD3给电容C3充电，将磁能转化为电能，存储到滤波电容C3中。C3两端电压经反复充电后迅速上升，将LED灯点亮。同时LED工作电流在取样电阻R9上产生压降，当此压降增大到大于VT3（占空比控制管）的发射结压降（约0.6V）时，通过R8给VT3基极提供负反馈电流，

16、经VT3放大，其集电极电流增大，使VT3对VT2基极电流的旁路作用加大，也即使VT1的导通时间缩短，截止时间增长，占空比D减小，N1储能减少，C3储能也减少，C3两端电压下降，抑制了LED工作电流的继续增长，依靠电流负反馈作用，维持在一个稳定值。恒流值的计算公式：（16）因发射结压降随温度上升而下降，即具有负温度系数特性，所以导致恒流值也随温度上升而下降，这对防止LED工作过热，延长使用寿命有好处。另外恒流驱动电路的输出发生短路或开路是可能的。为保证使用安全，设置短路保护和开路过压保护是必需的。短路保护：输出短路时，电阻R9仍能对短路电流取样，所以不用增加任何元件，利用原有电流负反馈作用，就能

17、将短路电流限制在正常恒流值上。开路过压保护：输出开路时，电阻R9没有电流流过，电流负反馈不起作用，占空比失控，输出电压会升高到危险的程度，使电路元件发生大面积击穿损害。在输出端加接电阻R7和稳压管VDw引入电压负反馈后，就能起到过压保护作用，将过压值限制在VDw的击穿值上。因正常工作时输出电压低于VDw的击穿电压，所以电压负反馈不起作用，不会影响正常恒流工作。b.由IC构成的开关恒流驱动电路下面再介绍一种由集成电路MC34063A构成的它激开关恒流电路。它的内部结构框图见图8。其中包含有占空比控制单元电路：1.25V基准电压、误差比较器、振荡器、RS触发器等，还包含有驱动管VT2和输出开关管V

18、T1。在它的外围接上高频变压器T及少量电子元件就构成如图9所示，将6V电源升压至12V0.3A的开关恒流电路。图中为限流电阻，它检测开关管VT1流过的电流，使VT1的电流不超过1.5A。R1为驱动管VT2的集电极电阻。是振荡器定时电容，选用470P时，开关频率约70KHZ。DV1、R2、C2构成过压吸收电路，在VT1关断瞬间，将在VT1集电极上所产生的反冲电压尖峰（下上）吸收掉，防止VT1被击穿。同时串接在次级绕组N2上的DV2、C3完成整流滤波作用，并给LED供电。R5是电流取样电阻，当LED工作电流在其上产生的压降等于1.25V时，占空比受控，输出电流就进入恒流状态。恒流值计算公式：（17

19、）本电路的输出短路保护和开路过压保护与图7电路类同：利用R5电流取样，抑制短路电流；利用击穿后，R4+R5电压取样，抑制开路过电压。MC34063A的输入电压范围为340V，既可构成升压电路，也可构成降压电路，如有必要，还可外接开关管扩大输出电流和功率。使用灵活方便。交流220V开关恒流驱动电路上面介绍的都是直流低压开关恒流电路。它适用于干电池、蓄电池、开关稳压电源供电的场合。如果能直接用市电220V给LED灯供电，那是最方便不过了。要实现这一点，需解决降压、整流、变换效率、较小的体积、较低的成本、还有安全隔离等一系列问题。单片集成开关电路TOPSwitch系列产品几乎全面满足了上述要求，应属

20、首选方案。由单片集成开关电路TOP224Y构成的输入220V，输出恒流0.4A输出电压1032V的开关恒流电路，如图10所示。TOP224Y是三端器件（见图11）。从外表看，它像一只普通的功率三极管，但看一下它的内部结构框图（见图12），就会发现内部电路异常复杂，它把开关电源所必需的PWM控制器、100KHZ高频振荡器、高压启动偏置电路、误差放大器及过流、过热保护等，还有功率开关管MOSFET都集成在一起了。外围元件减至最少，这样大大地简化了开关电源的设计和制作。它的三个端子分别叫控制极C、源极S、漏极D。三个极都是一极多用。控制极C的作用：利用反馈控制电流的大小来调节输出开关管的占空比D（见

21、图13）。从图看出增大，D减小；反之，减小，D增大。与内部并联调整器/误差放大器相连，能为芯片提供正常工作所需偏流。作为电源旁路、自动重启动和补偿电容的连接点。漏极D的作用：与片内功率开关管的漏极相连。在启动期间，高压电流源经过内部开关给内部电路提供偏置电流。它还是内部功率开关管工作电流的检测点。源极S的作用：与片内功率开关管的源极相连，作为高压电源返回端。作为一次侧控制电路的公共地和基准点。图10所示电路是典型的单端反激式开关电路，工作频率已内部设定为100KHZ。工作过程：220V经电阻R1、R2，整流桥VD1整流，电容C1滤波，在C1两端建立起约280V的直流高压作为本电路的实际电源。这

22、里说一下几个阻容元件的作用：R1为RF10型保险电阻。在电路发生短路时将被烧断起短路保护作用；R2为NTC型负温度系数热敏电阻，起限制合闸冲击电流的作用。在接通电源初，在常温下，它有较大的电阻值能将合闸电流限制在允许值。随着工作电流的流过，其温度逐渐上升，阻值下降至某一较小的稳定值，正常功耗不大，对电路正常工作无不良影响。VD2、R3、C2组成漏极过电压吸收电路，用以限制在关断瞬间高频变压器漏感所产生的尖峰电压，保护功率MOSFET不被损坏。C6为控制端旁路电容，它能对控制回路进行补偿并设定自动重启动频率。当C6=47F时，自动重启动频率为1.2。正常工作时，控制电压的典型值为5.7V。本电路

23、的恒流作用同样依靠电流负反馈原理：R10是电流取样电阻。VT1是误差放大器，其发射结压降（约0.6V）还充当基准电压的角色。当输出电压或LED压降LED电流VT1/VT1/光耦/发光二极管光耦/接收管IC1/控制端电流IC1/占空比D输出电压LED电流，从而实现了恒流目的。反之亦然。输出恒流计算公式：（18）本电路的开路过压保护作用同样依靠电压负反馈原理：输出电压经电阻R8、R9分压，当击穿后，给VT1提供反馈基极电流，后面的过程与恒流时一样，最终将输出电压限制在设定值上。本电路的短路保护作用不能像图7、图9电路那样借用恒流作用来实现。因为输出短路时，输出电压和反馈电压都很低，使VT1和光耦I

24、C2失去了工作能力。好在，片内设置有过流保护，可起短路保护作用。本电路有过热保护：当芯片结温135时，自动关断输出级。笔者在调试本电路的过程中，曾经历多次失败，并且找不出原因。故障表现是：输出电流不稳；开关振荡也不稳，不起振或常仃振，无法工作。检查电路元件参数又与原理电路图相符，首先怀疑到TOP224Y质量有问题，换了一块新的，故障依旧。后将电路元件参数作大范围的改变再试，也未见好的效果。正当寸步难行时，突然想到故障不在原理上，可能就在接线工艺上：是否控制地与电源地没有严格分开（混用），导致电源大电流通过公共地线所形成的压降对控制端产生了干扰？后按以下规范去做：1.在试验接线及制作印制电路板时

25、，控制地与电源地必须严格分开，不能混用，仅允许它们在S极点上相连接。2.控制极旁路支路R12、C6应尽可能靠近C、S极连接。再一试，全部故障现象消失，难题迎刃而解，试验获得成功。这两条经验教训值得记取，是一笔终生受益的财富。为验证电路的恒流效果，实测如下数据：从表中数据可见：在宽输入电压范围（150250V）和宽LED负载变化范围（13LED串联，输出电压范围11.431.5V）条件下，输出电流的变化很小,为0.410.44A,恒流精度达5，完全能满足LED的供电要求。另外由于芯片采用CMOS电路，本身功耗很低，电源效率可达80以上，有很好的应用前景。六、LED驱动器使用中应注意的问题1.LE

26、D降容使用。LED的使用寿命号称5万小时，但实际使用发现远小于此值。究其原因之一是散热条件达不到要求，造成LED工作结温过高（90）。为降低温度，提高发光效率，延长使用寿命可采取两项措施：改进散热器；将LED工作电流降至0.70.8额定值来使用。工作电流减小后，光通量虽有下降，但不明显，可能是从发光效率提高，得到了补偿所至。2.使用线性恒流驱动器，特别注意其工作压差。正常的工作压差为48V，3V时电流减小将退出恒流区；8V时恒流正常，但恒流驱动器损耗增加，发热严重，既降低了效率，又可能损坏恒流驱动器。合适的工作压差，只能按公式（14），对电源电压和LED负载电压作严格匹配来实现。电路装好通电后

27、，一定要对工作压差作一次实际检测。3.隔离式开关恒流驱动器次级输出电源不宜悬空，负极应接地。如图14所示。恒流驱动器初级工作在高频（100KHZ）高压（500600V）状态，相当于一个强干扰源。此干扰源通过高频变压器初、次级绕组之间的分布电容作用到整个次级回路，使其对地可产生数十伏的共模电压。此电压也是LED要承受的对地电压，有可能造成LED对地击穿损坏。当将次级电源负极接地后，共模电压被地线短接消失为零，LED对地击穿的问题就不存在了。4.对开关恒流驱动器，要严格遵守：先接好LED灯，再接通驱动器电源的操作顺序。如果相反操作，在接通LED灯瞬间，将会有极大的冲击电流通过LED灯，威胁LED灯

28、的使用安全。现以图10电路为例，对此冲击电流值作一下计算，并对其产生原因作一次分析。相关电路见图15。在驱动器空载的情况下，接通220V电源，此时开路过电压保护起作用，将输出电压维持在设定值（38.8V），输出电容C3两端的电压也是此值。也即C3已经储存了一定的能量（）。在模拟开关S接通瞬间，C3将通过R10、LED放电。放电初瞬，产生的冲击电流最大值用下式计算：（19）本例中：=38.8V=11.431.5VR10=1.5=0.4A计算结果如右表：从数据可见：当LED13只串联，在11.431.5V变化的条件下，冲击电流变化范围为18.34.9A,冲击电流比/（为额定工作电流）达45.712

29、.3倍。如此巨大的冲击电流，尽管作用时间短，但对LED灯的伤害无疑是致命的。也许有人会问：电流取样电阻R10已串联在放电回路内，为什么起不到限流作用呢？应该说，电流负反馈还是在起作用，它使出了极限控制能力将输出开关管关断，即占空比D=0，完全停止了给C3充电，至于C3在过电压保护时已经存储的能量的放电，它的确控制不了了。C3放电时，R10仅起一只镇流电阻的作用，又因其阻值很小，镇流作用有限，放电冲击电流必然会很大。设想一下，如果LED灯回路某处接触不实，时通时断，在冲击电流的反复作用下，LED必损无疑。至此，造成LED灯使用中存在严重的安全隐患的原因已明白：是现用的开路过电压保护方案有缺陷，它

30、仅考虑了恒流驱动器自身安全需要，将开路电压限制在略高于最高工作电压之上。而对LED灯在此条件下，接上去，输出电容C3的放电是否会对LED灯造成伤害，全然没有顾及。目前从图书资料介绍的电路和国内开关恒流驱动器生产厂家的产品看，过压保护方案都存在这个问题。更严重者甚至C3的放电电阻都不加，造成恒流驱动器断电后，几十分钟仍有电压输出，对检修人员及仪表都有危险。笔者的想法：目前开关恒流驱动器有严重缺陷的过电压保护方案必须改正。理想的方案应该是对驱动器和对LED都是安全的：开路发生后，当输出电压上升到过电压设定值时，控制电路应马上动作，将输出电压扑灭至接近于零，C3储能很少，对谁都安全了。此方案笔者正在

31、探索研究中。LED驱动电源方案大全照明世界国际LED技术论坛Full完整版Rss订阅Xml无图版Xhtml无图版Rss&SiteMap国际LED技术论坛国际LED技术论坛国际LED技术国际LEDLED技术LED技术论坛国际LED技术论坛照明世界LED驱动电源方案大全共2条记录,每页显示10条,页签:1浏览完整版标题：LED驱动电源方案大全1楼led1发表于：2009-3-2217:25:57一、什么是LED?LED（LightEmittingDiode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。二

32、、LED有哪些优点?高效节能一千小时仅耗几度电（普通60W白炽灯十七小时耗1度电，普通10W节能灯一百小时耗1度电）超长寿命半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）光线健康光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射（普通灯光线中含有紫外线和红外线）绿色环保不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰）保护视力直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）光效率高,发热小:90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的

33、电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能）安全系数高所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患，可用于矿场等危险场所市场潜力大低压、直流供电，电池、太阳能供电即可，可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。三、权威预测半导体照明将在未来5-10年内取代现有传统光源。未来白光LED将更加便宜，市场总体容量将快速增长。许志鹏乐观地指出，据美国能源部预测，2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代，可能形成一个500亿美元的大产业。而日本提出，LED将在今年大规模替代传统白炽灯。日、美、欧、韩等国均已正式启动LED照明战略计划。美国能源部预测，到2010年前后，美国将有55%的白炽

34、灯和荧光灯将被嵌在芯片上的发光体-半导体灯替代。日本计划到2008年用这种半导体灯替代50%的传统照明灯具。科学家测量发现，在同样亮度下，LED的电能消耗仅为白炽灯的110，寿命则是白炽灯的100倍。由于具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，专家们称其为人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的又一次飞跃。根据美国能源部（DOE）的预计，传统照明器件的彻底更新换代将在2010年开始启动，然而许多LED供应商都希望将这个启动时间再提前一到两年。四、继澳大利亚欧盟欲让白炽灯两年内下课2007-3-162007年3月9日，在英国伦敦街头，成串的彩灯闪烁。刚刚结束的欧盟首脑会议通过了一系列旨在提高能效的措施。

35、9日结束的欧盟春季首脑会议已经达成协议，两年内欧洲各国将逐步用节能荧光灯取代能耗高的老式白炽灯泡，以减少温室气体排放。在这之前，澳大利亚已率先通过停止使用白炽光灯泡法令。五、LED照明产值将超千亿美元同方正发力同方股份副总裁兼董秘孙岷近日向记者透露，公司的高亮度LED照明项目已基本实现产业化，目前已经有20条生产线投产，其产业化技术达到世界先进水平，规划2008年年底生产线将达到50条，形成绿色照明的规模化效应。预计我国2008年应用市场规模将达540亿元，到2010年，中国半导体照明及相关产业产值将超过1000亿美元的规模，其中高亮度芯片国内增长率将高达100。六、首尔半导体期望能取得全球照

36、明市场之中1,000亿美元的份额。韩国首尔半导体公司现正计划用LED取代传统的照明灯，目前Acriche60流明/瓦特的亮度在2007年第四季提升五成至80流明/瓦特,而每一模组为250流明;在2008年第四季达至120流明/瓦特,而每一模组为400流明,期望能取得全球照明市场之中1,000亿美元的份额。七、澳大利亚与新西兰将率先停止使用白炽光灯泡澳大利亚政府最近宣布，为了减少温室气体的排放量，澳大利亚将禁止除医疗用以外的白炽灯的使用。据此，到2012年时澳大利亚将减少400万吨温室气体的排放。而据2007年2月21日TheDominionPost报道，新西兰能源部长DavidParker建议

37、参照澳大利亚的做法，新西兰也应在未来两到三年内禁止使用普通白炽光灯泡，用节能环保的荧光灯泡（FlorescentEcoBulb）取代。澳大利亚环境部长MalcolmTurnbull说，澳大利亚2010年将推行新的民用照明标准，通过新标准的实施，2012年可减少温室气体排放400万吨。据悉，这种新型荧光灯泡主要从中国进口。八、为什么首选楼道灯来应用LED1，目前比较而言，LED的售价还较高，楼道灯是共用设施，共同承担大家就能接受。2，楼道灯现在普遍是使用白炽灯，若换用LED灯，节电的效果就特别明显。3，楼道灯在白天是熄灭的。晚上就频繁的启动或关断。不要说是节能灯，就是白炽灯都会很快的玩完。但是L

38、ED灯却是不怕，因为它的发光机理与白炽灯和节能灯都不同，就恰恰非常的适应在高速的开关工作状态，绝对不会因为是这个原因而损坏。4，LED灯的寿命很长，就免除了楼道灯经常需要维修的尴尬状况。5，楼道灯是物业交电费,投入是一次性的,节约80%的电费是长期的,物业部门最合算。九、LED灯能直接替换现在的楼道灯吗？不能。由于现在大家使用的楼道灯是白炽灯，根本就无法用LED灯或节能灯去替换，所以如果要换用LED灯就必须也要同时换用声光控开关。现在有专用的一体化的LED声光控楼道灯，直接就使用220V的市电，非常方便使用。我们将强烈建议楼道灯的使用电压用直流的24V，其好处和原因我们会另文介绍。随着技术发展

39、和成本的降低，LED灯取代节能灯也就成为必然的了。十、LED驱动电源的分类及特性1、按驱动方式可分为两大类：（1）恒流式:a、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；b、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路。c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高。d、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量；（2）稳压式：a、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；b、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。c、

40、以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均；d、亮度会受整流而来的电压变化影响。2、按电路结构方式分类（1）电阻、电容降压方式：通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。（2）电阻降压方式：通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，降压电阻要消耗很大部分的能量，所以这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。（3）常规变压器降压方式：电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%60%，所以一般很少用，可靠性不高。（4）电子变压器降压方式：电源

41、效率较低，电压范围也不宽，一般180240V，波纹干扰大。（5）RCC降压方式开关电源：稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%80%，应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制，负载电压波纹系数也比较大，异常负载适应性差。（6）PWM控制方式开关电源：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源

42、）。电源效率极高，一般可以做到80%90%，输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。从以上介绍可以看出PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的LED电源。目前珠海市南宇星电子公司生产的金兴牌LED开关电源就是PWM控制技术的开关电源，该类LED电源经用户使用反映效果很好。一、刚刚开始起步成本高照明成本不仅涉及灯具的初始成本，还涉及灯具所消耗的能源成本，灯具无法正常工作时更换灯具所需的劳动成本，以及所需灯具更换的平均频率。从这一概念出发就很容易理解，为什么LED光源是白炽灯光源价格的50倍左右时，LED交通信号灯的市场就开始启动，而当达到28倍时，就已形成新兴产业。

43、目前半导体照明主要以光色照明和特殊照明为主，以后将向普通照明扩展。具体来讲，近几年内，半导体照明市场将广泛应用在各种信号灯、景观照明、橱窗照明、建筑照明、广场和街道的美化、家庭装饰照明、公共娱乐场所美化和舞台效果照明等领域。事实上，我们身边已经随处可见它的身影：电脑显示灯、手机按键和屏幕的背光源、汽车尾灯、建筑物灯光、交通信号灯等等。二、不一致性带来的问题：理论上LED都一样，都是能发光的二极管，而实际上所有LED的电性能都是有差异的，众多的厂家都在抢生产进度、抓数量；每个厂家的生产工艺是不一致的，甚至相差很大，就是同一厂家的不同时间的工艺都是有差异的；生产发光二极管的半导体材料的纯度要求非常

44、高，不同厂家使用的半导体原材料的纯度是有差异的，这就使LED的发光强度与驱动电流是不完全相同的，或者相差很大，而且耐过电流能力和发热的差异也就自然而然的不同了；由于封装工艺和封装材料的不同，使得整体的散热能力是不一样的，所有的厂家都在研究和开发新材料，以求解决组合材料的热彭胀与散热的问题。由此不难看出,LED发光二极管在短期内仍存在个体之间的很大的差异，如果每个灯只用一个LED，那是很好控制的，而且是真正的长寿命，例如电视机、DVD上的电源指示灯就是如此；而当我们用LED制作照明灯具时，就不是用单个的LED，而是用多个，或上百上千个LED排成阵列接入电路，再者，需要的亮度就不是指示灯所能做到的

45、，而电流大了、小了亮度都要减弱，且会使寿命大打折扣，甚而致于未出厂就坏掉了；因LED的差异性总是存在的，在多个LED组成的连路中，当有几个坏掉时(通常是短路)，会使电流增大而损坏其他的LED。这就是不一致性带的结果，也是制约其发展的因素之一。三、驱动电路复杂成本高、故障率高a.在电压匹配方面，LED不象普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是2-3.伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用途的LED灯，要配备不同的电源适配器。b.在电流供应方面，LED的正常工作电流在15mA-18mA，供电电流小于15mA时LED的发光强度不够，而大于20mA时，发光了强度也会减弱，同

46、时发热大增，老化加快、寿命缩短，当超过40mA时会很快损坏。为了延长LED照明灯的使用寿命，简易电源是不能使用的，而常用集成电路电源、电子变压器、分离元件电源等，但都要设计恒流源电路和恒压源电路供电的方式，大电流驱动时，要配大功率管或可控硅器件，另加保护电路，这样就使LED的电源供应器电路很复杂，故障率增加。元件成本、生产成本、服务成本都将升高。而目前LED本身的成本就高，加上电源的成本，这就大大地限制了市场的竞争力与购买群体，LED照明灯的优势大打折扣，这也是制约其发展与普及的又一关键问题。四、解决问题的方法与可行性分析：解决问题的方法可用自复位过流保护器WHPTC元件如果用WHPTC过流保

47、护器作保护，将是另外一种结果，从原理可知，当电路的电流超过规定值时会讯速的自动保护，在排除故障后又自动复位，无需人工更换。对LED而言，电压的变化不是LED损坏的直接原因，而电流的增大才是LED的真正杀手。显而易见，利用WHPTC的这个特性，在LED的电路保护上具有绝对的优势，让简易电源供电变为现实。实践证明，在LED电路出现故障以前就有效保护了。在简易电源上，这个优势特别突出。对如下3图分析可见，因有了WHPTC后可省去恒流、恒压电路，LED的质量也提高了。器件成本、生产成本、故障率、服务成本等，都大大降低。也大大增加了产品的市场竞争力。所以谁先使用WHPTC，谁先占领市场。使用WHPTC前

48、后的拓扑结构比较图浅谈LED产品老化我们在应用LED时经常会出现这样种问题，LED焊在产品上刚开始的时候是正常工作的，但点亮一段时间以后就会出现暗光、闪动、故障、间断亮等现象，给产品带来严重的损害。引起这种现象的原因大致有：1应用产品时，焊接制程有问题，例如焊接温度过高焊接时间过长，没有做好防静电工作等，这些问题95以上是封装过程造成。2LED本身质量或生产制程造成。预防方法有：1.做好焊接制程的控制。2.对产品进行老化测试。老化是电子产品可靠性的重要保证，是产品生产的最后必不可少的一步。LED产品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能稳定。LED老化测试在产品质量控制是一个非常重要的环

49、节，但在很多时候往往被忽视，无法进行正确有效的老化。LED老化测试是根据产品的故障率曲线即浴盆曲线的特征而采取的对策，以此来提高产品的可靠性，但这种方法并不是必需的，毕竟老化测试是以牺牲单颗LED产品的寿命为代价的。LED老化方式包括恒流老化及恒压老化。恒流源是指电流在任何时间都恒定不变的。有频率的问题，就不是恒流了。那是交流或脉动电流。交流或脉动电流源可以设计成有效值恒定不变，但这种电源无法称做恒流源。恒流老化是最符合LED电流工作特征亲羁蒲腖ED老化方式；过电流冲击老化也是厂家最新采用的一种老化手段，通过使用频率可调，电流可调的恒流源进行此类老化，以期在短时间内判断LED的质量预期寿命，并

50、且可挑出很多常规老化无法挑出的隐患LED。有效防止高温失灵-PTC热敏电阻用作LED限流器近年来，发光二极管(简称LED)的发展已取得巨大进步：已从纯粹用作指示灯发展为光输出达100流明以上的大功率LED。不久之后，LED照明的成本将降至与传统冷阴极荧光灯(简称CCFL)类似的水平。这使得人们对LED的下述应用兴趣日浓：汽车照明灯、建筑物内外的LED光源、以及笔记本电脑或电视机LCD屏的背光。大功率LED技术的发展提高了设计阶段对散热的要求。就像所有其它半导体一样，LED不能过热，以免加速输出的减弱，或者导致最坏状况：完全失效。与白炽灯相比，虽然大功率LED具有更高效率，但是输入功率中相当大的

51、一部分仍变成热能而非光能。因而，可靠的运作就需要良好的散热，并要求在设计阶段就考虑高温环境。设计LED驱动电路尺寸时，也必须考虑温度因素：必须选择其正向电流，以确保即使环境温度达到最高值，LED芯片也不会过热。随着温度的升高，就需要通过降低最高容许电流，即降低额定值，来实现降温。LED制造商把降额曲线纳入其产品规格中。有关此类曲线，参见图1。图1LED降频曲线利用无温度依赖性的电源运行LED存在弊端：在高温区域内，LED则超出规格范围运行。此外，当处于低温区域时，照明源就由明显低于最大容许电流(参见图1红色曲线)的电流供电。如图1的绿色曲线所示，通过LED驱动电路中的正温度系数热敏电阻(简称P

52、TC热敏电阻)来控制LED电流是一个重大改进。这至少可以带来下列好处：*在室温下增加正向电流，从而增加光输出*因为可以减少LED使用量，所以可以使用价格较低的驱动集成电路(简称IC)乃至一个不带温度管理的驱动电路来节约成本*实现无需IC控制的驱动电路设计，此电路亦可使LED电流随温度改变*能够使用较便宜减额值较高安全裕量较小的LED*过热保护功能提高了可靠性*带散热片的热机械设计更为简单大多数LED用驱动电路形式具有一个共同点：即流经LED的正向电流是通过固定电阻进行设置(参见图2)。一般说来，流经LEDILED的电流取决于Rout，即ILED1/Rout。由于Rout不随温度而变，因此LED

53、电流也不受温度影响。将固定电阻换成随温度变化的电路，即可实现对LED电流的温度管理。下列图表阐明了如何使用PTC热敏电阻来改善标准电路。示例1：有反馈回路的恒流源图2中电路1为常用的驱动电路。其恒流源包括一条反馈回路。当调节电阻两端的反馈电压达到因IC而异的VFB时，LED电流就不变了。LED电流因而被稳定在ILED=VFB/Rout。图2LED的传统驱动方式图3所示为上一电路改良型：此电路借由PTC热敏电阻，生成随温度变化的LED电流。通过正确选择PTC热敏电阻、Rseries以及Rparallel，此电路与专用驱动IC和LED组合相匹配。其中，LED电流可经由下列方程式计算得出：图3所示电

54、路阐明了LED电流(参见图3)的温度依赖性。与针对最高运行温度为60度的恒流源相比较，使用PTC热敏电阻后LED电流可在0度和40度之间提升达40%，并且LED亮度也能提高同等百分比。图3采用PTC热敏电阻的温度监测和电流降频示例2：调节电阻与LED无串联的恒流源图2所示电路2为另一常见的恒流源电路：电流通过连接驱动IC的电阻得以确定。然而在这种情况下，调节电阻并未与LED串联。Rset和ILED之间的比率由IC规格明确。因此，运用20K的串联电阻和TLE4241G型驱动IC，最终产生的LED电流为30mA。图4所示为标准电路改良型，其中也含有一个PTC热敏电阻，尽管此处采用WHPTC热敏电阻

55、。在感测温度，元件电阻可达4.7K，且容许误差值为5(标准系列)或3(容许误差值精确系列)。图4所示为随外界温度而变化的LED电流。固定电阻Rseries容许误差范围小，在低温时支配总电阻。只有在低于PTC热敏电阻的感测温度大约15K时，由于PTC热敏电阻的阻值开始增加，电流才会开始下降。在感测温度(总电阻=Rseries+RPTC=19.5K+4.7K=24.2K)时的电流大约为23mA。PTC电阻在温度更高时急剧上升，迅速引发断路，从而避免因温度过高出现故障。图4无分流测量之温度记录示例3：无IC简单驱动电路如图2所示电路3，LED也可在无驱动IC的情况下工作。图示电路是通过车用电池驱动单

56、一200mALED。稳压器生成5V的稳定电源电压Vstab，以避免电源电压出现波动。LED在Vstab处运作，电流则通过与LED串联的电阻元件Rout决定。在这类电路中，通过下一则等式可算出独立于温度的正向电流，在此等式中，VDiode是一个LED的正向电压：另一做法是将WHPTC的径向引线式PTC热敏电阻以及两个固定电阻相组合后，替代上述固定电阻，如图所示。由于LED电流的绝大部分流经PTC热敏电阻本身，因此需要选择一个较大的径向引线式元件。PTC将因为流经电阻本身的电流而导致发热，因此会一直减少电流，无论环境温度为何(如图5所示)。并联两个或更多片式PTC热敏电阻会将电流分流，但此方案仍存

57、在局限性。图5无需IC的温度补偿驱动电路电流值主要是通过适当选择两个固定电阻来设置的。这两个电阻也在改进电路方面也起到重要作用，因为它们将产生的LED正向电流的允差保持在较低水平。这在正常工作温度范围内尤其重要，因为此时PTC热敏电阻本身的阻值允差仍较高。第二个并联固定电阻也能确保PTC不会在极端高温情况下彻底关闭LED，因此，电流不会降至低于下列等式计算的所得值：这项性能在例如汽车电子这样的应用中极其重要，因为安全要求不允许照明灯彻底关闭。背景资料：LED的温度依赖性像所有半导体一样，LED的最高容许结点温度不能超过，以免导致过早老化或者完全失效。如果结点温度要保持在临界值以下，那么外界温度

58、升高时，最高容许正向电流则必须下降。不过，如果运用散热器，在特定的外界温度时正向电流可以增加。LED的光输出随着芯片结点温度的升高而下降。上述情况主要发生在红色和黄色LED，白色LED则与温度关系较小。光照效率和正向电流保持同步增长，不过，安装在结层和环境之间的LED所具备的高热阻率可以降低乃至逆转这种作用，这是因为随着结点温度的上升，发射光会降低。此外，当结点温度上升且LED正向电压与温度保持同步增长时，发射光的主波长会以+0.1nm/K的典型速率增长。各种白光LED驱动电路特性评比1996年，日亚化学的中村氏发现蓝光LED之后，白光LED就被视为照明光源最具发展潜力的组件，因此，有关白光L

59、ED性能的改善与商品化应用，立即成为各国研究的焦点。目前,白光LED已经分别应用于公共场所的步道灯、汽车照明、交通号志、可携式电子产品、液晶显示器等领域。由于白光LED还具备丰富的三原色色温与高发光效率的特性，一般认为非常适用于液晶显示器的背光照明光源，因此，各厂商陆续推出白光LED专用驱动电路与相关组件。鉴于此，本文就LED专用驱动电路的特性与今后的发展动向进行简单阐述。1定电流驱动的理由1.1白光LED的光度以顺向电流规范白光LED的顺向电压通常被规范成20mA时，最小为3.0V，最大为4.0V，也就是若单纯施加一定的顺向电压时，顺向电流会作大范围的变化。图1是从A、B两家LED企业的产品

60、中随机取三种白光LED样品进行顺向电压与顺向电流特性检测的结果。根据检测结果显示，若利用3.4V顺向电压驱动上述六种白光LED时，顺向电流会在1044mA范围内大幅变动。表1为白光LED的电气与光学特性。由于白光LED的光度与色度是以定电流方式量测的，所以，为获得预期的亮度与色度，通常是用定电流驱动。表2为光学坐标的等级（rank）（IF=25mA，Ta=250C）。1.2避免顺向电流超越容许电流值为确保白光LED的可靠性，基本上就是需要设法避免顺向电流超过白光LED的绝对最大设计值（定格值）。图2中，白光LED的定格最大顺向电流为30mA，随着周围温度的上升，容许顺向电流则持续衰减，如果周围