照明用LED驱动技术及应用

LED驱动技术及应用(1)引言“低碳”生活是目前提倡的一种观念，对于照明来说，LED的应用就是具体表达。LED具有环保、节能、效率高、寿命长、安全牢靠的优势，为此，必需了解LED的使用条件、工作原理、驱动方法和典型应用。LED工作原理LED的亮度主要与VF、IF有关。LED的伏安特性见图1，其中VFLED的正向压降、IF是正向电流。当正向电压超过阈值(1.7V)时，可近似认为IFVF成正比。由图可知，LED的最高IF1A，而VF2V～4V。1LED的VFIF的关系LED的正向压降变化范围比较大(1V以上)，而由上图中的VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起IFLED电网驱动不能保证LED亮度的全都性，并且影响LED的特性。因此，LED驱动通常承受恒流源驱动。LED驱动技术由LED的工作原理知道，要使LED保持最正确的亮度状态，需要恒流源来驱动。驱动的任务既要保掌握电流的方法有：通过调整限流电阻的大小实现掌握电流;通过调整限流电阻上的基准电压来调整电流;PWM调制实现电流掌握。LED的驱动技术与开关电源中应用的技术格外类似，LED驱动电路是一种电源转换电路，但输出的是恒定电掌握在肯定的范围内。⑴限流法2所示，这是传统的电路。电网电压通过降压、整流、滤波后，通过电阻限流使LED稳定工作。这种电路的致命缺点是：电阻R上的功耗直接影响了系统的效率，再加上变压器损耗，系统效率约50%。当电源电压在±10%的范围内变动时，流过LED的电流变化将≥25%，LED上的功率变化超过30%;但是电流会随着VF的变化而转变亮度，效率很低，散热难。2限流法⑵稳压法32的根底上加了一个集成稳压元件MC7809，使输出端的电压根本稳定在9V，限流电阻R可用得很小，不会造成LED的电压不稳。但是，此电路效率还是低。由于MC7809和R1上的压降40%节能照明LED构造简洁、外部元件少、效率中等、本钱较低。3稳压法⑶PWM法PWM脉宽调制，即用脉宽调制的方法，转变LED驱动电流的脉冲占空比来掌握光的亮度。是利用简洁的数字脉冲，反复开关LED驱动器的调光技术。使用者只需供给宽、窄不同的数字脉冲，即可实现转变输出电流，从而调整白光LED的亮度。此驱动电路的特点是，通过一个电感器将能量传递给负载，通常是用一个PWM掌握信号，对MOSFET晶体管触发导通和关断来实现。通过转变PWM的占空比和构造包括降压、升压、降压-升压等类型。优点是高效、稳定，但简洁产生人耳听得见的噪声，本钱高，设计简单。LED驱动技术及应用(2)4PWM法4的PWM信号，经过三极管VQ1的基极连接到P沟道MOS管的栅极上。P沟道MOS管的栅极驱动，承受简洁的NPN三极管驱动放大电路，以改善MOS管的导通过程，削减驱动电源的功率。当驱动电路直接驱动MOS管时，会引起被驱动MOS管的快速开通和关断，这就可能造成被驱动MOS管漏源极间电压的振荡。一则引起射频干扰，二则有可能造成MOS管患病过高的电压而击穿损坏。为解决这一问题，需在被驱动MOS管的栅极与驱动电路的输出之间串联一只无感电阻。当PWM波输出高电寻常，三极管VQ1导通，从而使MOS管的栅极电压低于源极电压，MOS管的源极和漏极导通，LED点亮。当PWM波输出低电寻常，VQ1截止，LED熄灭。典型照明LED驱动方案目前全球LED市场主要有日本的日亚化学(Nichia)、丰田合成(ToyodaGosei)、美国Cree公司、欧洲飞利浦(PhilipsLumileds)和欧司朗(Osram)5家掌控。照明LED驱动芯片制造商，国内利用较多的有华润矽威科技和台湾点晶科技的产品，国外利用较多的有安森美和美国国家半导体等芯片。⑴华润矽威的LED驱动芯片华润矽威科技最推出的PT4207承受SOP8LED驱动掌握18V450VLED100%，以保证系统的高效能。内置输入电压补偿功能，极大改善了PT4207在不同输入电压下的LED电流稳定性。PT4207350mAMOS350mA以下的应用无需外部MOS350mA的应用可承受外部MOS管扩展电流。LED电流可通过外部电阻设定。通过多功能调光DIM管脚，可使用电阻或DC电压线性调整LED电流，也可使用数字脉冲信号进展PWM调光。PT4207具有多种保护功能，包括负载短路保护、开路保护、过温度保护等。适合AC/DCLED日光灯、RGBLED驱动、LED环境装饰灯等各种应用。PT42075所示。5LED日光灯驱动芯片PT4207典型应用线路⑵安森美LED驱动芯片安森美半导体NCL30000是一款极佳的产品，本钱低，性能佳。这器件集成了PFC、DC-DC转换LED驱动器，简洁易用，其小型SOIC封装也有利于小巧设计和低本钱。NCL300008构造，在宽AC输入电压范围内供给大0.95的高功率因数。典型应用包括LED驱动器电源、LED嵌灯、三端双向可控硅开关组件(TRIAC)可调光LED灯及功率因数校正恒压电源。其典型应用原理图如图6所示。6NCL30000典型应用原理图⑶美国国家半导体LED驱动芯片恒流降压型，Vin范围：LM34053V-15V/LM3405A3V-22V;基准电流源：200mV;工作频率：0.550/1.6MHZ;PWM调光。典型应用为：家用照明、路灯、广告装饰等。LM34057。7LM3405典型应用原理图⑷台湾点晶科技LED驱动芯片DM413是全彩驱动芯片，内置灰度产生器，承受PWM脉宽调制方式。专为LED照明、装饰、大屏显示等应用而设计。最大恒流输出：100mA;最大输出承受电压:17V;最大串行时钟频率:20MHz;芯片工作电压：3.3V--5.5V。DM413DM413相应的输入引脚。3个输出引脚用于连接LED，可安排给R，G，B三个颜色，同一个输出引脚接一样颜色的LED，依据配色需要，每个输出引脚可接一个或多个LED。掌握器输出接口具有三条信的3掌握当数据发送接收完毕，掌握器向驱动芯片发送锁存信号，使LED驱动芯片锁存已存储的数据，同时会依据所存储的数据驱动LEDLED储的数据设定亮和灭所占的比例，即实现灰度级别的掌握。DM4138。8DM413典型应用原理图结语综上所述可以看出，LED在工作时需要有稳流、稳压的元件，但是此类元件应具备自身担当的分LEDLED的光输出在很宽的电源范围内保持恒定，但一般的IC电路会因此而使效率有所下降。承受有源开关电路，可以保证在较高的转换效率下，实现电源电压大幅度变化时恒功率输出。LED0～100%的调制光度，并且可保证在整个调光过程保持较高光效，并且不损害LED的寿命。目前，针对光度掌握方面，主要的两种解决方案为线性调整LED的电流(模拟调光)或在肉眼无法觉察的高频下，让驱动电流从0到目标电流值之间来回切换(数字调光)。利用脉冲宽度调变(PWM)来设定循环和工作周期可能是实现数字调光的最简洁的方法。参考资料11、文茂强电子工程专辑LED技术全攻略2、LED照明电源设计大讲台3、颜重光LED灯具低压驱动技术电子质量2022第7期4、制造LED芯片厂家说明书作者简介姓名：姚晓平,高级工程师，争论方向是“应用电子技术”。发光二极管发光二极管(LED)过，其必需以专用电子驱动电路，确保不患病过大应力，从而使它们持续供给产品规格中所宣称的长...关键字：LED照明 [1799篇]1由整流桥、截波器和简洁的稳流器构成的电路图而分压器电阻R1R2330(kΩ)390千欧姆，当二极管D5(MMSZ5260BT1G)的阴极电压43.5伏特(V)时，齐纳(Zener)Q1(MPSA44)Q1Q2的闸极拉至低电平致其关闭，不过电路中须包含二极管D6(MMSZ15T1G)，用于保护Q2的闸极。此时，电容C180～90伏特之间。C1储存的电荷为恒流稳流器(CCR)(NSI45020AT1G)及LED串(此电路例如中含二十二颗LED)供电。CCRLED20毫安(mA)。电路中包含与LED串行的电阻R4(10Ω，1.0%)，用于测量LED串电流(200mV=20mA)。21代表的是整流桥电路的输出波形;2为截波器电路输出局部的电C1两端的电压;3则是电流感测电阻(10Ω，1.0%=200