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LED驱动设计的基本原理和实际案例

2010-07-08 10:54
孤身万里游
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        虽然大功率LED现在还不能大规模取代传统的白炽灯,但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用,因此掌握大功率LED恒流驱动器的设计技术,对于开拓大功率LED的新应用至关重要。LED按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED及普通LED。一般来说,大功率LED的功率至少在1W以上,目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。
  
        恒流驱动和提高LED的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题,本文首先介绍大功率LED的应用及其恒流驱动方案的选择指南,然后以美国国家半导体(NS)的产品为例,重点讨论如何巧妙应用LED恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED的效率,并给出大功率LED驱动器设计与散热设计的注意事项。

驱动芯片的选择

        LED驱动只占LED照明系统成本的很小部分,但它关系到整个系统性能的可靠性。目前,美国国家半导体公司的LED驱动方案主要定位在中高端LED照明和灯饰等市场。灯饰分为室内和室外两种,由于室内LED灯所应用的电源环境有AC/DC和DC/DC转换器两种方式,所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。
 

 

图1:利用DC/DC稳压器FB反馈端实现从恒压驱动(左图)到恒流驱动(右图)的转换。



1. AC/DC转换器

        AC/DC分为220V交流输入和12V交流输入。12V交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源,现有的LED可以在保留现有交流12V的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设计,美国国家半导体LM2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A,恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。

        取代卤素灯之后,LED灯一般做成1W或3W。LED灯与卤素灯相比有两大优势:(1)光源比较集中,1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度,因此比较省电;(2) LED灯的寿命比卤素灯长。

        LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄,成本相对较高。但从长远来看,由于LED灯的寿命较长,所以还是具有非常大的成本优势。220V AC/DC转换器(例如LM5021)主要锁定舞台灯和路灯市场。
 

 

图2:在FB反馈端和RFB之间放置一个运算放大器以降低功耗。

 

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