LED驱动器的主要实现方式

LED驱动器的主要实现方式

　　恒流驱动

　　恒流驱动电路输出的电流是基本恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化的驱动电路。恒流驱动是比较理想的LED驱动方式。

　　常用的恒流驱动电路可分为线性LED恒流驱动电路和开关模式LED恒流驱动电路。

　　对于线性恒流LED恒流驱动电路，其具备电路简单，成本较低的特点。由于不需要电感，高频变压器，电解电容等元件，大大降低了电路成本和提高了EMI特性，延长了LED驱动器的使用寿命。

　　基于BCR420U的线性恒流LED驱动电路如下图1所示：

　　图1 基于BCR420U的线性恒流LED驱动电路

　　开关模式LED恒流驱动电路，比较起线性恒流驱动电路，具有高效率，高恒流精度的特点。根据不同输入输出条件可灵活选择升压，降压，升降压等拓朴结构。开关模式LED恒流驱动电路应用领域广泛。但开关模式的LED恒流驱动电路相对复杂，成本较高。

　　基于ILD4001的DC/DC Buck LED恒流驱动电路如下图2所示：

　　图2 基于ILD4001的DC/DC Buck LED恒流驱动电路

　　恒压驱动

　　恒压LED驱动电路,是输出电压基本恒定的。常用的恒压驱动电路可分为线性LED恒压驱动电路和开关模式LED恒流驱动电路。线性恒压LED驱动电路比较简单,成本低,适合驱动低功率LED，但电路效率比较低;开关模式恒压LED电路,比较起线性恒压电路效率比较高,可靠性好。由于LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引起很大的电流变化,如果用恒压源直接驱动,LED电流会随着LED负载电压的微小变化而发生急剧变化,甚至会烧毁LED。因此在实际应用中, 恒压驱动电源一般会在LED负载前接入电阻限流或恒流LED驱动电路。图3所示为基于TDA4863-2G的恒压电路+BCR450线性恒流电路的LED驱动解决方案。

　　图3基于TDA4863-2G的恒压+BCR450线性恒流的LED驱动解决方案

　　恒功率驱动

　　恒功率驱动电路输出功率基本恒定。比较起恒压驱动，在同样的LED负载电压变化情况下，恒功率LED驱动有较好的恒流精度。

　　恒功率驱动电路主要以开关电源的拓扑结构为基础，应用于LED驱动电路中，其优点是可以减小由于LED结温升高造成的光衰。如图7所示,在LED灯点亮后结温升高，特别是在LED结温比较高的情况下，如果采用恒流驱动光通量输出将随着结温的升高而下降,也就是光衰现象。在恒功率驱动的情况下，随着LED结温的升高，负载LED的压降会降低,LED的驱动电流会有所增加，如图4所示,由于驱动电流的增加LED光通量输出将增加，因此弥补了由于LED结温升高造成的光通量减少现象，从而减小了LED 灯的光衰现象。

　　交流驱动

　　随着LED材料技术，封装技术的不断进步，AC LED已经问世并不断改进和发展。AC LED是指交流电直接驱动LED。一般来讲, AC LED为了得到高电压而使用多个LED芯片串联,并将两路LED反向并联,或者连同一些整流桥，电阻等其它电子元件封装在一起的模组。这种AC LED虽然操作简便(可直接交流电驱动)但频闪、总谐波失真以及LED灯珠的使用率等方面有待提高。

　　脉冲驱动

　　脉冲驱动是以高速开关的脉宽调制的方式来直接驱动LED,通过改变脉冲宽度或者开关频率的方式来改变LED驱动电流的有效值,从而改变LED的亮度。LED具有快速的瞬态响应特,当开关频率大于人眼的视觉闪烁频率,人眼观察的LED为连续发光。脉冲驱动适用于可调光LED电路，RGB混光LED电路，或者LED矩阵显示屏等电路中。

　　相对于恒流驱动，由图4和图7所示，LED亮度和驱动电流以及温度的关系是非线性的，通过调整驱动脉冲占比的方式可实现更好的线性调光功能。色坐标和色温会随着LED随着结温的变化而偏移，在RGB混光电路的应用中，可同调整脉冲频率和占空比来补偿由于温度变化造成的色坐标和色温漂移。但是在脉冲驱动有效电流值和恒流驱动电流值相等的情况下，采用恒流驱动电路的效率会高于脉冲驱动电路。

　　基于BCR321U的脉冲驱动RGB调光电路如图4所示：

　　图4基于BCR321U的脉冲驱动RGB调光电路

　　不同光环境对LED和LED驱动器的设计需求

　　随着LED技术的发展,LED在民用,工业,汽车等领域的应用更加广泛。因此，在不同的应用场合对LED和LED驱动器的要求也有所不同。

　　室内照明

　　对于室内照明产品，通常以替换传统灯为主的标准化接口的LED灯为主，其输出功率比较小。

　　因此LED和LED驱动器要求：一，高效节能,寿命长,性价比高。二，高质量的光学特性，比如说高显色指数和宽光谱的LED光源，并且光源需要具有良好的稳定性(其中包括无频闪和良好的线性调光等)。三，造型新颖的个性化的灯具。

　　室外照明

　　对于室外照明产品，具有操作温度，湿度环境比较恶劣，功率比较大，系统比较复杂的特点。

　　因此LED和LED 驱动器要求：一，高效率，可靠性好，寿命长。二，除了对LED驱动电路要求比较高以外，整个系统的光学设计和散热，防水设计也尤为重要。三，对于比较复杂的系统进行标准化，模块化设计。四，智能灯光控制系统设计更加广泛应用。

　　特殊照明

　　对于特殊照明种产品类繁多，设计需求多样化，行业标准不完善等特点。随着特殊照明产品的发展使LED的应用具有无限种可能性。

　　例如低温照明产品要求LED和LED 驱动器低温下可以正常工作,并且高效节能，可靠性好，光衰小。

　　例如医疗照明产品，对LED光学特性有特殊要求，例如：LED冷光手术灯, 不需要过滤红外线以避免造成红外线灼伤问题，高显色性，特定的光学设计，如无影灯。另外医疗照明产品对于LED 驱动器具有较高的可靠性和寿命要求。

　　例如汽车照明产品，要求LED和LED 驱动器具有良好的高低温特性，较高的可靠性和寿命。同时满足特定的光学设计和行业法规要求等。

　　LED 驱动电路的发展展望

　　一，小型化方向发展

　　随着LED灯性能，装配，低成本的要求不断提高，LED驱动电路电路趋向于高效率，精简，高密度装配发展方向。特别是消费类照明产品，电路拓扑结构由相对比较复杂的隔离方案趋向于比较简单的非隔离方案。高压线性驱动模式的LED驱动方案也不断的发展和应用于LED产品中。

　　二，主要元件高集成度方向发展

　　随着LED 驱动电路的简单化要求，驱动电路集成度不断提高，特别是LED驱动IC集成度不断提高，外围元件不断精简，功能更加强大。另外作为光源重要组成部分的LED也衍生出具有高集成度的新产品，不仅实现多芯片封装，部分电路元件也被集成在LED中，比如AC LED,COB,OLED等。

　　三，大功率驱动电源产品逐步向模块化，标准化发方向发展

　　部分大功率LED 驱动电源产品尚处于恒压源配备恒流模块使用阶段，随着客户对产品性能、外观等方面要求的提高，配备恒流模块的恒压源产品将逐步被恒压恒流一体化的模块化产品所取代。

　　四，智能化方向发展

　　参数设定，运行监控，远程控制，系统可扩展性为LED智能化的主要方面。

　　基于智能开发平台，通过更改软件设计，设定不同参数，对产品进行系列设计，功能扩展，有效缩短研发周。RGB 混光技术的智能控制技术的广泛应用实现LED的亮度，颜色和色温进行任意调节，来营造更加丰富高质量的光环境。遥控技术，通讯技术在LED领域的应用使产品应用更加便捷。