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基于恒流二极管的小功率LED驱动电路设计

2013-04-08 14:58
棒棒书香
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  引言

  近几年,LED 的发光效率增长100 倍,成本下降了10 倍,广泛用于背光、信号显示、照明等领域。在LED照明及市场开发中,极具发展与应用前景的是白光LED,它用作固体照明器件的经济性显着,且有利于环保,正逐步取代传统的白炽灯。

  由于小功率白光LED 价格低廉,发热量小,光效高等特点,被大范围的应用到了普通照明,景观照明,因此小功率LED驱动电源的设计和性能上的提高也就有了迫切的需求。LED 照明灯通常采用市电供电,由于LED 工作电压低,电流小等特点,用市电驱动LED 要解决降压和整流问题,还要有比较高的效率,较小的体积和较低成本。LED 是电流驱动器件,其亮度与正向电流成正比,为了保证LED 发光高效均匀、LED 驱动源应为恒电流输出。因此设计高效简单,价格低廉的LED 驱动源成为当前一个研究热点。本文设计一种基于恒流二极管的小功率LED 驱动电路,工频市电供电,输出电流恒定。

  1 LED 连接方式

  在设计LED 照明系统时,需要考虑选用什么样的LED 驱动器,以及LED 的连接方式,只有合理的匹配设计,才能保证LED 正常工作。小功率白光LED 的正向电压范围一般为2.8~4 V,工作电流为15~20 mA。照明用的LED 灯一般是多个这样的小功率LED 通过串并联方式组合在一起的,这些LED 通常需要匹配以产生均匀的亮度。另外还需要采用合理的方式将这些LED 连接在一起,不能因为其中一颗LED 灯珠损坏而导致整个LED 灯组不能工作。

  将多个同型号的LED 串接在一起,流过每个LED 的电流相等。LED 一致性较差时,虽然不同LED 灯珠正向电压不同,但流过每个LED 的电流相等,每个LED 灯珠的亮度将会一致。LED 串联连接驱动源输出电压要求较大,电流必须恒定在20 mA 以下。当其中一个LED 因为品质不良断路后,将会导致整个LED 灯组不亮,这对LED 灯珠的品质和焊接工艺要求较高。

  多个LED 灯珠全部并联,需要驱动器输出较大的电流,输出电压在3 V 左右。并联连接方式可以避免一个LED 烧坏后整个灯组熄灭这一严重缺陷。由于LED 发光强度与工作电流成正比关系,LED 灯珠之间参数存在一定差异,流过每个LED灯珠的电流不一致,直接导致LED 发光亮度不均匀。采用恒流方式驱动并联LED 时,LED 灯珠应尽量多的并联,防止因为其中几颗LED 烧坏,致使流过其他LED 的电流增加而烧坏。

  为了提高可靠性、发光均匀性,提出了交叉阵列连接方式,图1 为LED 交叉阵列连接方式图。

小功率LED驱动电路

图1

  从图中可以看出当其中个别LED 短路或断路,也不会引起整个灯组熄灭。这种交叉阵列连接方式具有线路简单,亮度稳定,可靠性高,对驱动要求较低等特点。

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