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如何采用恒流驱动电说提高LED的光学效率

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  的功率至少在1W以上,如今比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。恒流驱动和 提升led的功用是LED行使着想的两个重要题目•,本文开初介绍大功率LED的使用及其恒流驱动策动的选择指南,然后以美国国家半导体(NS)的产品为例,浸心商洽奈何巧妙运用LED恒流驱动

  只管大功率LED当前还不能大范围替换古板的白炽灯,但它们在室内外掩盖、特种照明方面有着越来越普通的应用,因此操作大功率LED恒流驱动器的着想机谋,看待开辟大功率LED的新行使至合重要。LED按照功率和发光亮度可以诀别为大功率LED、高亮度LED及庸俗LED。常日来谈,大功率LED的功 率至少在1W以上,而今比照常见的有1W、3W、5W、8W和10W。已多数量使用的有1W和3W LED••,而5W、 8W和10WLED的运用相对较少。估量大功率LED灯会在2008年奥运会上大量使用,是以电子和照明行业都非合切LED照明新妙技的郁勃应用。

  恒流驱动和抬高LED的光学效能是LED运用设想的两个主要问题,本文起先介绍大功率LED的应用及其 恒流驱动安插的采用指南,然后以美国国家半导体(NS)的产品为例,重心斟酌怎样奇妙应用LED恒流 驱动电路的采样电阻降低大功率LED的效劳,并给出大功率LED驱动器假想与散热设计的注重事宜。 驱动芯片的选取LED驱动只占LED照明体系本钱的很小局部,但它相干到通盘体例性能的确凿性。目 前••,美国国家半导体公司的LED驱动设计重要定位在中高端LED照明和灯饰等市集。灯饰分为室内和 室外两种,由于室内LED灯所应用的电源景况有AC/DCDC/DC变化器两种手腕,所以驱动芯片的选择 也要从这两方面思索。

  AC/DC分为220V交流输入和12V相易输入。12V交换电是栈房中庸俗运用的卤素灯的电源,现有的LED 可以在存储现有交换12V的条目下举行遐想。针对取代卤素灯的想象,美国国家半导体LM2734的严重 优势是体积小、真实性高、输出电流高达1A,刚巧适当卤素灯灯口直径小的特征。

  替代卤素灯之后,LED灯日常做成1W或3W。LED灯与卤素灯比拟有两大优势:(1)光源对照荟萃,1W照 明所赢得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度,以是比较省电;(2)LED灯的寿命比卤素灯长。

  LED灯的主要把柄是灯光的射角太窄,成本相对较高。但从深刻来看,由于LED灯的寿命较长•,所以还是具有出格大的资本优势。220VAC/DC更正器(比方LM5021)主要锁定舞台灯和途灯市集。

  方今,LED手电筒攻陷了DC/DC变换器的绝大部分须要量。手电筒选择的LED功率根本上是1W,供电方 式包蕴锂电池和镍锌电池、碱性电池等。3W手电筒的行使从来还存储一些难点,原因3WLED灯自身需 要散热,散热装备的体积大,从而在必定水平上削弱了LED灯体积小的优势•。此外,由于3WLED灯的 电流高达700mA•,一次充电后的电池利用手艺压缩。只管这样,对待上述利用国家半导体提供LM3475、LM2623A和LM3485等安顿。

  矿灯也是LED灯的紧要行使范围之一,它属于特种照明行业,必要专业的认证标准,中原对LED在矿灯范畴的应用素来都很珍重。当前,LED设计行业保全对特种行业的须要清晰不足的问题,想象中常选择一些不切骨子的••、别致的遐想布置。比方,将LED灯和电池一共嵌入头盔•,却没有忖量到矿灯非常使用状况的种种必要•,这或许是酿成LED在矿灯商场的操纵一直没有打开景象的急急起源•。

  周旋矿灯LED运用,美国国家半导体供应了充裕的DC/DC稳压器产品,蕴涵LM3485•、LM3478和LM5010 。一经用户选择一颗1W的LED灯,四周再放6颗平庸的高亮度LED灯,构成一种具有出格闪灼效力的矿 灯。

  总而言之•,LED灯在灯饰和特种照明行业有着通常的繁盛前景,国家半导体为此提供完好的新型LED驱动照料安排•。

  恒压供电的根本电途(图1左)选拔反馈电阻RFB1和RFB2,当负载电流爆发转折时,VFB也随之改换,DC/DC稳压器体验感知VFB的转折,使输出电压赞成在一个固定的电平:

  为连续IF恒定,DC/DC稳压器感知VFB,然后保养LED正端电压,使流经LED的电流相接恒定。这即是 欺骗DC/DC稳压器FB反馈端告终恒压到恒流更正的道理。

  凡是来谈,DC/DC稳压器对VFB的转变有一个感知的范畴,一旦LED选定,其劳动电流IF的大小也就确 定了,所选的电阻要保证VFB落在DC/DC稳压器应允的界限内••。以VFB等于1.25V为例•,假如IF不同为 15mA、350mA和700mA,采样电阻的功耗将差别小于20mW、400mW和800mW。应付1W的LED来谈,采样电 阻的功耗不同占到总电源花费的2%、40%和80%•。因而,采样电阻的设计对提升LED的效劳至关危机, 它应该选择尽可能小的数值。

  由于直接将RFB结闭FB端会变成RFB的功耗过大,是以在FB端和RFB之间安顿一个运算增添器,以放大 RFB征求到的电压VTAP(图2)。

  平庸,1W大功率LED的榜样办事电流为350mA,假使采取RFB等于1欧姆,则RFB的功耗为:

  考虑运算增添器本身的功耗,RFB及其附属电途的功耗大体为1WLED功率的12%。如此就能在保障LED 赢得恒流供电的同时,将RFB的功耗颓唐到可以领受的水平,从而使LED两端的电压尽也许大,流经 的电流也尽也许大。国家半导体听命这个真理任务的稳压器有LM2736和LM2734。

  LM2734是1A降压型稳压器。基于LM2734的恒流驱动电路(图3)愚弄LM321运算推广器取得采样电阻Rset上的电压,连系别的电阻和电容就可能构成一个完备、高效用的大功率LED恒流驱动电讲。在实际利用中••,有些LED恒流驱动电路能够直接从采样电阻获取反馈电压,如图4所示。

  图3中采样电阻Rset酌定了恒流驱动电叙的设计,而且对全盘体例的功效有仓促沾染,因而慎重着想Rset对俭省能源至合危机。图3和图4的周到想象文件请向国家半导体外地授权分销商索取。

  平素来说,要是条款LED驱动电流的蜕变不领先标称值的5%至10%,那么采用精度为2%的电阻就富足了。LED驱动电流的表率挥动规模是正负10%•。由于采样电阻消耗的功率较大,应防卫使辛勤率较小的贴片电阻。其余,LM3478规划合用于多个大功率LED的恒流驱动,而基于LM5021的恒流驱动设想方 案则针对220VAC/DC变动器的使用。

  就电子系统设计而言,工程师在想象LED恒流驱动电路时开初要清晰LED的恒流参数。方今LED芯片的创设商许多,国内外LED的差别要紧在于相通电参数的局面下,流明数可以区别•,因而想象工程师要 清醒地解析到LED功率并不是酌定发光出力的唯一参数。比喻,同样是1W的LED,有的LED能够达到40 流明的亮度,而有的只能到达20流明的亮度•,这是情由LED光学着力还取决于资料和修设工艺等诸多症结•。

  有些设计工程师为抬高发光功用而采用加大驱动电流的方法,例如,看待联关颗1WLED,加大驱动电 流后,亮度可能从20流明提高到40流明•,不过LED的办事温度也反响普及了。一旦温度赶上LED的限温点,就会教养LED的寿命和确切性,这是联想恒流驱动进程中必要细心的仓猝问题••。

  另外,LED照明体系的光学效率不仅仅取决于LED恒流驱动规划,还与扫数体例的散热假想逼近闭联。为减少体积,某些LED恒流驱动体系将LED驱动电途与散热个人逼近遐想,云云简易感化确实性。

  大凡来叙,LED照明体例的热源根基就是LED灯自身的热源•,热源太鸠集会产生热耗费,所以LED驱动电说不能与散热编制紧贴在全面。提倡选择下列散热手腕:LED灯采取铝基板散热;功率器件均匀排布;尽或许预防将LED驱动电途与散热小我切近遐想;抑制封装至印刷电途基板的热阻抗;提升LED芯片的散热通顺性以颓唐热阻抗•。

  大功率LED被称为“绿色光源”,它将向大LED电流(300mA至1.4A)、高效力(60至120流明/瓦)、亮度可调的倾向发达。

  由于大功率LED在寿命上具有很大优势(表1)•,是以旺盛前景非常空旷,其中最被看好的照明运用是汽车、调理设备和仪器气宇及另外特种照明状况。但这些行使对LED驱动编制假想也提出了新的条目,包含:输入电压领域平居条目为6V到24V;具有障碍负载保护•、反相和过压掩盖;待机功耗非常低 ;低带隙基准以削减电流检测虚耗以及具有PWM调节亮度的收效等。

  针对这些需要,美国国家半导体公司供给了全系列LED驱动器设计计划(见表2),可感到用户供应全数的LED驱动器照料安排•。

  LED照明编制须要借助于恒流供电,方今主流的恒流驱动遐想安排是利用线性或开闭型DC/DC稳压器连络特定的反馈电途为LED提供恒流供电•,遵从DC/DC稳压器外围电路联想的分歧,又能够分为电感型LED驱动器和开合电容型LED驱动器•。电感型升压驱动器部署其长处是驱动电流较高,LED的端电压较低、功耗较低••、功效相接安定,非常实用于驱动多只LED的操纵•。在大功率LED驱动器想象中,厉沉采用开合电容型LED驱动谋略,其利益是LED两端的电压较高、流过的电流较大,从而博得较高的出力及光学效劳。先辈的开合电容办法还不妨抬高效能,因此在大功率LED驱动中操纵普通。

  大功率LED照明手腕有着广阔的兴旺前景,以是受到广泛的重视和投资者的追捧。现阶段,由于LED芯片想象和建设权术及质料等诸多因素的节制,它权且还不能无缺取代古板的白炽灯•,是以人们更为合切大功率LED在特种照明中的操纵。

  本文起首介绍了特种照明的行使状况,而后,缜密论述了哄骗DC/DC稳压器达成恒压转恒流假想的基 本道理和本色案例,并说明了大功率LED驱动器着想与散热个别着想应当细心的变乱,最后指出了大功率LED新利用对驱动器着想提出的新要求,给出了国家半导体公司的无缺经管布置的指南,它有助于从事LED照明行业的电子想象工程师整个把握最新的LED驱动器系统设想技能。

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