怎樣設(shè)計(jì)LED線性恒流驅(qū)動(dòng)電路

　　測(cè)試接線如圖2所示，通過(guò)調(diào)節(jié)自耦變壓器改變電壓以模擬電網(wǎng)電壓的變化。通過(guò)模擬電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，測(cè)試此恒流控制電路在實(shí)際電網(wǎng)中的工作特性，觀察LED的工作電流是否會(huì)隨著外部電壓的波動(dòng)而發(fā)生大的波動(dòng)，并對(duì)此電路在不同電壓下的效率和LED的結(jié)溫進(jìn)行了實(shí)際的測(cè)試。

　　2.1 LED正向電流隨輸入電壓變化的特性

　　圖4是LED燈珠串工作電流與電源電壓關(guān)系曲線。

　　圖4 電源電壓與LED電流的關(guān)系曲線

　　當(dāng)電源電壓Ui從220V增大到250V時(shí)，整流后的直流電壓由310 V變?yōu)?50 V，而LED燈珠串的工作電流，If從20mA變化到21.5 mA，只變化了1.5 mA。因此可以看出，電路有很好的恒流效果，保證了LED目光燈亮度的基本穩(wěn)定。

　　2.2 輸入電壓變化對(duì)驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)的影響

　　圖5、圖6是隨著輸入電壓變化，加在LED工作電路上的直流電壓與加在LED燈珠串上的電壓及恒流源承擔(dān)電壓的變化情況。從圖5、圖6可以看到，輸入電壓經(jīng)整流后，形成的直流電壓由LED燈珠串與線性恒流源分壓，LED燈珠串上的分壓越多，表明輸入電壓的效率越高，因此通過(guò)圖6的分析，可看出本LED驅(qū)動(dòng)電路的電源效率較高。

　　圖5 輸入電壓變化對(duì)電路的影響

　　圖6 輸入電壓變化與電源效率的關(guān)系

　　從圖5可以看出，當(dāng)電源輸入電壓在200～220 V區(qū)間時(shí)，通過(guò)整流濾波后的直流電壓Ui（DC）大部分都加載在LED的兩端，而恒流控制電路分壓較??；從圖6也可以看出電源輸入電壓小于或等于220 V，電源效率較高，220 V時(shí)可達(dá)到98.31％。

　　當(dāng)電源輸入電壓Ui（AC）高于220 V時(shí)，隨著輸入電壓增加，LED兩端的電壓U（led）基本不變（291 V左右），輸入電壓增加的部分基本上由恒流控制電路的電壓U（恒）承擔(dān)，這保證了單個(gè)LED的正向電壓基本不變（3.1 V），處于恒功率工作狀態(tài)，電流及發(fā)光量維持了穩(wěn)定。

　　2.3 輸入電壓變化對(duì)LED結(jié)溫的影響

　　LED的光衰與結(jié)溫有很大關(guān)系，當(dāng)結(jié)溫升高時(shí)正向電壓下降，結(jié)電壓下降導(dǎo)致電流增大，增大的電流反過(guò)來(lái)又引起結(jié)電壓下降，形成一個(gè)惡性循環(huán)。結(jié)溫是光衰的一個(gè)重要原因，結(jié)溫越高越早出現(xiàn)光衰，壽命越短。因此結(jié)溫的變化也是考察一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的重要指標(biāo)，這里采用了文獻(xiàn)的方法測(cè)量結(jié)溫：

　　其中，Tj（LED）是LED結(jié)溫，TO是測(cè)試的環(huán)境溫度（20℃），VO是LED的初始正向電壓，VT是LED的熱平衡后的正向電壓（1小時(shí)后測(cè)定），K是LED的溫度系數(shù)（-2mV／℃），具體測(cè)量是改變輸入電壓，在不同輸入電壓下，先讓LED燈充分冷卻，測(cè)量LED兩端總電壓，該電壓為U（led 初），過(guò)1個(gè)小時(shí)，在相同輸入電壓的條件下再次測(cè)量LED總電壓，該電壓為U（led 末），將U（led 初）除總LED個(gè)數(shù)即可得到單個(gè)LED的初始正向電壓VT，將U（led 末）除總LED個(gè)數(shù)即可得到單個(gè)LED的熱平衡后的正向電壓VO，帶入公式（2）求得LED的結(jié)溫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7、圖8所示。

　　圖7 不同輸入電壓下LED電壓變化

　　圖8 不同輸入電壓下LED結(jié)溫變化

　　從圖7、圖8可以看出，電源輸入電壓Ui（AC）不同，但LED兩端的電壓基本保持不變，過(guò)一個(gè)小時(shí)其電壓變化量也很小，且在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)結(jié)溫低低，單個(gè)LED的結(jié)溫基本不變或微小變化，所以此恒流源控制電路能保證LED的結(jié)溫基本穩(wěn)定且較小，可以減少光衰，有效提高LED日光燈的使用壽命。

　　3 結(jié)論

　　本文給出的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，創(chuàng)新之處在于把互補(bǔ)恒流電路應(yīng)用LED的恒流驅(qū)動(dòng)電路中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電路在輸入200～250 V變化的情況下，驅(qū)動(dòng)電流變化僅為1.5 mA，LED結(jié)溫低于37℃。這是影響LED燈珠工作最突出的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，表明該電路能夠?yàn)長(zhǎng)ED提供一個(gè)良好的工作條件。此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電路在正常市電供電情況下（220 V）有很高的電源效率。該電路已用在1.2 m LED日光燈管上，使用效果良好，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意根據(jù)具體電路的工作電流來(lái)進(jìn)行電路參數(shù)的匹配。