從手電筒到汽車頭燈,再到LCD電視顯示器的背光照明,LED的利用正在不斷拓展到新的范疇。總之,LED利用迅猛增加背后最重要的驅(qū)動(dòng)力是LED技巧帶來(lái)的效率晉升(即每瓦耗能可以供給更高流明的照明輸出)。
電源請(qǐng)求
與以前的白熾燈相比,LED有不同的電源請(qǐng)求。此外,根據(jù)功率等級(jí)和總體系統(tǒng)請(qǐng)求的不同,驅(qū)動(dòng)LED的最好解決計(jì)劃也不同。
在傳統(tǒng)的照明解決計(jì)劃中(如白熾燈照明),負(fù)載呈阻性。功耗以及相應(yīng)的燈的亮度是加到燈上的電壓以及燈的電阻的函數(shù)(根據(jù)歐姆定律)。
光強(qiáng)會(huì)隨著輸進(jìn)電壓的變更加強(qiáng)或削弱。以汽車頭燈為例,當(dāng)引擎啟動(dòng)時(shí),電池的電壓較低,因此頭燈會(huì)變暗;一旦引擎開端運(yùn)轉(zhuǎn),電池的電壓會(huì)恢復(fù),頭燈也隨之恢復(fù)尺度亮度。
LED的與傳統(tǒng)白熾燈有著基本的不同。LED的亮度是通過調(diào)節(jié)LED電流來(lái)把持的,而LED負(fù)載的電阻則會(huì)隨著所加負(fù)載的不同而變更。LED需要恒定的電流,而不是通過恒定電壓和電阻來(lái)保持恒定的亮度。根據(jù)LED的功率等級(jí)的不同,實(shí)現(xiàn)上述后果的方法也不同。
對(duì)于功率非常低的LED,圖1所示的一種非常簡(jiǎn)略的電路基礎(chǔ)就夠用了。與R相比,LED的有效電阻非常小,因此流過LED的電流由V/R斷定。它的毛病如下:
圖1 電阻受限LED的簡(jiǎn)易電源解決計(jì)劃
● 亮度是電壓的函數(shù)。V的變更本質(zhì)上會(huì)轉(zhuǎn)變電流,進(jìn)而轉(zhuǎn)變LED的亮度。回到最初的汽車頭燈的例子——在引擎剛開端啟動(dòng)時(shí)間依然會(huì)很弱。
● 這種解決計(jì)劃無(wú)法利用LED的效率上風(fēng)。由于與LED的電阻相比,R非常大,大部分功率都耗費(fèi)在R上。@@@@@@@@@@
大功率LED
對(duì)于大功率LED,為了將LED的效率上風(fēng)最大限度地施展出來(lái),需要一種電流受控的解決計(jì)劃。圖2給出了這種解決計(jì)劃的一個(gè)實(shí)例。
對(duì)于大功率LED,為了將LED的效率上風(fēng)最大限度地施展出來(lái),需要一種電流受控的解決計(jì)劃。圖2給出了這種解決計(jì)劃的一個(gè)實(shí)例。
圖2 電流受控的LED供電解決計(jì)劃
V·I芯片PRM整流器和VTM電壓變換器用來(lái)供給穩(wěn)固的電壓。為了應(yīng)用PRM和VTM給LED供電,需要修正PRM的工作方法以供給穩(wěn)固的電流。這是通過采用電放逐大器和補(bǔ)償器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
與慣例方法相比,應(yīng)用PRM和VTM來(lái)供給恒定電流具有幾項(xiàng)上風(fēng)。在系統(tǒng)中采用VTM可實(shí)現(xiàn)負(fù)載點(diǎn)的電流倍增。根據(jù)下面的公式,VTM的輸出電流正比于它的輸進(jìn)電流,比值是固定的匝數(shù)比K,IOUT = IIN/K。
與慣例方法相比,應(yīng)用PRM和VTM來(lái)供給恒定電流具有幾項(xiàng)上風(fēng)。在系統(tǒng)中采用VTM可實(shí)現(xiàn)負(fù)載點(diǎn)的電流倍增。根據(jù)下面的公式,VTM的輸出電流正比于它的輸進(jìn)電流,比值是固定的匝數(shù)比K,IOUT = IIN/K。
因此,在電流受控的利用中,可以通過檢測(cè)和把持VTM的輸進(jìn)電流來(lái)把持它的輸出電流。檢測(cè)較低的電流需要較小的傳感器,后者會(huì)耗費(fèi)較少的功率并改良整體效率。同樣,高效率和高功率密度使得全部LED系統(tǒng)體積小、溫度低,并將每瓦耗能所輸出的流明數(shù)達(dá)到最高。
一項(xiàng)重要的附加上風(fēng)是,流過LED的電流(IOUT)不是輸進(jìn)電壓的函數(shù)。因此,在我們的汽車頭燈的例子中,只要流過LED的電流保持恒定,不管電池電壓是多少,LED的亮度都將保持恒定。這是由于PRM是一個(gè)可以隨著V而轉(zhuǎn)變的可變負(fù)電阻,從而供給了一種保持電流恒定的方法。
更為重要的是,PRM的電阻是有效電阻,而不是真實(shí)電阻,這意味著功率損耗非常小,而且不是有效電阻值的函數(shù)。因此,大部分功率都耗費(fèi)在LED上,使得這個(gè)解決計(jì)劃同它所應(yīng)用的LED一樣有效且高效。
這個(gè)解決計(jì)劃的一些毛病包含其復(fù)雜度明顯比圖1所示的解決計(jì)劃要高,因此它的準(zhǔn)確實(shí)行需要更多的關(guān)注和把持。復(fù)雜度的增加也帶來(lái)了本錢的提高,因此這個(gè)解決計(jì)劃更加實(shí)用于大功率LED,在大功率LED中節(jié)儉的功率(以及LED運(yùn)行中的電能本錢)能夠更輕易地補(bǔ)充掉增加的本錢和復(fù)雜度。
最后,對(duì)于LED不同的電源請(qǐng)求,有從簡(jiǎn)略到復(fù)雜的不同的解決計(jì)劃可供應(yīng)用。圖1所示的電阻型限流器簡(jiǎn)略、本錢低,但對(duì)大功率LED而言它效率低,不實(shí)用。
圖2所示的可調(diào)節(jié)的電流源可以使效率和尺寸達(dá)到最佳,但它們需要更高的本錢,并增加了復(fù)雜度??烧{(diào)節(jié)的電流源供給了附加上風(fēng),如不受輸進(jìn)電壓波動(dòng)影響,對(duì)總體系統(tǒng)目標(biāo)而言這些附加上風(fēng)可能重要,也可能不重要。LED電源的設(shè)計(jì)職員應(yīng)當(dāng)留心到可用于給LED供電的不同計(jì)劃以及全部系統(tǒng)的目標(biāo)。