基于大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)及其實(shí)例

　大功率LED原理是是一個(gè)電光轉(zhuǎn)換的過程，當(dāng)一個(gè)正向偏壓施加于PN結(jié)兩端，由于PN結(jié)勢壘的降低，P區(qū)的正電荷將向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)的電子也向P區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)在兩個(gè)區(qū)域形成非平衡電荷的積累。廣泛的應(yīng)用于室內(nèi)外裝飾、特種照明方面，而大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)方案有利于對新的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

　　恒流驅(qū)動(dòng)和提高LED的光學(xué)效率是LED應(yīng)用設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵問題，本文介紹大功率LED的應(yīng)用及其恒流驅(qū)動(dòng)方案的選擇指南，然后以美國國家半導(dǎo)體（NS）的產(chǎn)品為例，重點(diǎn)討論如何巧妙應(yīng)用LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的采樣電阻提高大功率LED的效率，并給出大功率LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)與散熱設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。

　　驅(qū)動(dòng)芯片的選擇

　　LED驅(qū)動(dòng)只占LED照明系統(tǒng)成本的很小部分，但它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)性能的可靠性。目前，美國國家半導(dǎo)體公司的LED驅(qū)動(dòng)方案主要定位在中高端LED照明和燈飾等市場。燈飾分為室內(nèi)和室外兩種，由于室內(nèi)LED燈所應(yīng)用的電源環(huán)境有AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器兩種方式，所以驅(qū)動(dòng)芯片的選擇也要從這兩方面考慮。

圖1：可變電流和可變電壓基本電路

　　1、AC/DC轉(zhuǎn)換器

　　AC/DC分為220V交流輸入和12V交流輸入。12V交流電是酒店中廣泛應(yīng)用的鹵素?zé)舻碾娫矗F(xiàn)有的LED可以在保留現(xiàn)有交流12V的條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對替代鹵素?zé)舻脑O(shè)計(jì)，美國國家半導(dǎo)體LM2734的主要優(yōu)勢是體積小、可靠性高、輸出電流高達(dá)1A,恰好適合鹵素?zé)魺艨谥睆叫〉奶攸c(diǎn)。

　　取代鹵素?zé)糁?，LED燈一般做成1W或3W.LED燈與鹵素?zé)粝啾扔袃纱髢?yōu)勢：（1）光源比較集中，1W照明所獲得的亮度等同于十幾瓦鹵素?zé)舻牧炼?，因此比較省電；（2） LED燈的壽命比鹵素?zé)糸L。

　　LED燈的主要弱點(diǎn)是燈光的射角太窄，成本相對較高。但從長遠(yuǎn)來看，由于LED燈的壽命較長，所以還是具有非常大的成本優(yōu)勢。220V AC/DC轉(zhuǎn)換器（例如LM5021）主要鎖定舞臺(tái)燈和路燈市場。

　　2、 DC/DC轉(zhuǎn)換器

　　目前，LED手電筒占據(jù)了DC/DC轉(zhuǎn)換器的絕大部分需求量。手電筒采用的LED功率基本上是1W,供電方式包括鋰電池和鎳鋅電池、堿性電池等。3W 手電筒的應(yīng)用一直還存在一些難點(diǎn)，因?yàn)?W LED燈本身需要散熱，散熱裝置的體積大，從而在一定程度上削弱了LED燈體積小的優(yōu)勢。此外，由于3W LED燈的電流高達(dá)700mA,一次充電后的電池使用時(shí)間縮短。盡管如此，對于上述應(yīng)用國家半導(dǎo)體提供LM3475、LM2623A和LM3485等方案。