高亮度 LED 驅動器的設計優(yōu)化

　　在各種不同類型的光源中，高亮度 LED(發(fā)光二極管) 目前增長勢頭良好，正開始替代白熾燈、鹵素燈、熒光燈、 HID氙氣燈等其它種類的光源。過去，由于受到光線輸出的限制，LED 只適用于儀器發(fā)光。近年來，高亮度 LED(HBLED)開始用于建筑照明、裝飾照明，以及標識牌照明等。HBLED 亦成為 CCFL(冷陰極熒光燈)光源的有力替代品，用作液晶電視和顯示器的背光照明。隨著 HBLED 技術的不斷發(fā)展，HBLED發(fā)光效率可以達到 35 至 50 lm/W(流明/瓦)，已經(jīng)超過了白熾燈和鹵素燈，并可以與熒光燈相媲美。如果HBLED 技術進一步改善，發(fā)光效率將高達 100 lm/W，從而超過熒光燈，并最終與 HID 燈一決高下。

　　應當指出， HBLED 可以非常容易地實現(xiàn)全范圍內的調光，而熒光燈的調光不僅困難，成本也高，且當光輸出低于 50% 時不能調光。

　　HBLED 的顏色、尺寸和額定功率各不相同。不同型號之間的電氣特性(尤其是正向壓降)差異較大;不同批次產(chǎn)品之間也有著很大不同，因而公差范圍很寬。此外，正向壓降的負溫度系數(shù)也增加了為具體應用確定一款合適電源的難度。當前市場上出售的HBLED驅動電源大部分只是提供恒定電壓。這種方法雖然直觀上來講易于被非技術用戶所理解，但實際上增加了系統(tǒng)的局限性，同時降低了效率。

　　HBLED 根據(jù)電流而不是電壓確定等級。例如，一個 HBLED 系列會包含多個型號，具有不同的顏色和正向壓降，但額定電流卻完全一致，如 350 mA 或 700 mA。除了單只銷售以外，HBLED 還廣泛以包含多支相連發(fā)光管的面板形式出售。

　　串聯(lián) HBLED電路中每只 LED電流相同，不過正向壓降不同(其值位于 4V 區(qū)間內)，因此一串 HBLED 的累積電壓會迅速增加。為防止面板的供電電壓超過預期值，一般面板同時采用串聯(lián)與并聯(lián) LED 網(wǎng)絡。例如，Lumileds Flood 面板上有 12 支 LED接成 6 個并聯(lián) LED 對，如圖 1 所示。

　　在上述情況中，制造商將 HBLED 接為并聯(lián)對。由于它們的正向壓降表現(xiàn)為負溫度系數(shù)，為防止其中一只 LED 比另一只導入更多電流，必須在生產(chǎn)時進行精確匹配。不幸的是，即使少量失配也會在工作中產(chǎn)生巨大影響，因為如果一只 LED與另外一只相比 正向壓偏低，其導入電流就會略高，溫度上升也會較快，因此正向壓降降低的速率將高于另一只，從而進一步加劇不平衡。即使制造商成功選擇了匹配的二極管，但由于六對相互串聯(lián)，每一對的正向壓降也各不相同。這種情況下，整個面板的總電壓為單只 HBLED 正向壓降的六倍。該面板目前有六種不同顏色可供選擇，正向壓降在17 V 至 21V之間。此外，公差相比之下也較大，如白光面板的電壓范圍為 16 到 24V。電壓的溫度系數(shù)為 -12mV / 攝氏度，也就是說如果在 25 度室溫下面板的電壓為 17V，那么在溫度為 50 度時電壓將為 16.7V。與此同時，無論在何種情況下，面板的額定電流都保持在 700mA。

　　目前市場上出售的 HBLED電源顯然無法為上述LED陣列提供電能，除非增加一個串聯(lián)限流電阻。增加這個電阻后額定17V的面板可以在24V定壓與700mA電流下正常工作，同時卻會產(chǎn)生(24 -17)