LED基本分类与LED驱动方案
mouser 2021-04-27

一、LED基本分类与应用

●按输出功率分类:

0.4W、1.28W、1.4W、3W、4.2W、5W、8W、10.5W、12W、15W、18W、 20W、23W、25W、30W、45W、60W、100W、120W、150W、200W、300W 等。

●按输出电压分类:

DC4V、6V、9V、12V、18V、24V、36V、42V、48V、54V、63V、81V、105V、135V等。

●按外形结构分类:

PCBA裸板和有外壳的两种。

●按安全结构分类:

隔离和非隔离的两种。

●按功率因数分类:

带功率因数校正和不带功率因数。

●按防水性能分类:

防水和不防水两种。

●按激励方式分类:

自激式和它激式。

●按电路拓扑分类:

RCC、Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge、Push-PLL 、LLC等。

●按转换方式分类:

AC-DC与DC-DC两种。

●按输出性能分类:

恒流、恒压与既恒流又恒压三种。

LED驱动电源的应用

分别用于射灯、橱柜灯、小夜灯、护眼灯、LED天花灯、灯杯、埋地灯、水底灯、洗墙灯、投光灯、 路灯、招牌灯箱、串灯、筒灯、异形灯、星星灯、护拦灯、彩虹灯、幕墙灯、柔性灯、条灯、带灯、 食人鱼灯、日光灯、高杆灯、桥梁灯、矿灯、手电筒、应急灯、台灯、灯饰、交通灯、节能灯、汽车尾灯、草坪灯、彩灯、水晶灯、 格栅灯、遂道灯等。

二、LED驱动电源的重要性

接触过LED的人都知道:由于LED正向伏安特性非常陡 图1.1(正向动态电阻非常小),要给LED正常供电就比较困难。不能像普通白炽灯一样,直接用电压源供电,否则电压波动稍增,电流就会增大到将LED烧毁的程度。为了稳定LED的工作电流,保证LED能正常可靠地工作,具有”镇流功能”的各种各样的LED驱动电路就应运而生。最简单的是串联一只镇流电阻,而比较复杂的是用许多电子元件构成的“恒流驱动器”。

“”

三、LED驱动的技术方案

1、镇流电阻方案

此方案的原理电路图见图1。这是一种极其简单,自LED面世以来至今还一直在用的经典电路。

LED工作电流I按下式计算:

“”

I与镇流电阻R成反比;当电源电压U上升时,R能限制I的过量增长,使I不超出LED的允许范围。

此电路的优点是简单,成本低;缺点是电流稳定度不高;电阻发热消耗功率,导致用电效率低,仅适用于小功率LED范围。

一般资料提供的镇流电阻R的计算公式是:

“”

按此公式计算出的R值仅满足了一个条件:工作电流I 。而对驱动电路另两个重要的性能指标:电流稳定度和用电效率,则全然没有顾及。因此用它设计出的电路,性能没有保证。

“”

2、镇流电容方案

电路的工作是基于在交流电路中,电容存在容抗XC也有”镇流作用”的原理。另外电容消耗无功功率,不发热;而电阻则消耗有功功率,会转化为热能耗散掉,所以镇流电容比镇流电阻,能节省一部分电能,并能设计成将LED灯直接接到市电~220V上,使用更为方便。

此方案的优点是简单,成本低,供电方便;缺点是电流稳定度不高,效率也不高。仅适用于小功率LED范围。当LED的数量较多,串联后LED支路电压较高的场合更为适用。

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3、线性恒流驱动电路

上面已经提到电阻、电容镇流电路的缺点是电流稳定度低(△I/I达±20~50%),用电效率也低(约50~70%),仅适用于小功率LED灯。

为满足中、大功率LED灯的供电需要,利用电子技术常见的电流负反馈原理,设计出恒流驱动电路。和直流恒压电源一样,按其调整管是工作在线性,还是开关状态,恒流驱动电路也分成两类:线性恒流驱动电路和开关恒流驱动电路。

图4是最简单的两端线性恒流驱动电路。它借用三端集成稳压器LM337组成恒流电路,外围仅用两个元件:电流取样电阻R和抗干扰消振电容C

4、开关电源驱动电路

上述线性恒流驱动电路虽具有电路简单、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等优点,但使用中也发现几点不足:

a、调整管工作在线性状态,工作时功耗高发热大(特别是工作压差过大时),不仅要求较大尺寸的散热器,而且降低了用电效率。

b、电源电压要求按公式(13)与LED工作电压严格匹配,不允许大范围改变。也就是说它对电源电压及LED负载变化的适应性差。

c、它仅能工作在降压状态,不能工作在升压状态。即电源电压必须高于LED工作电压。

d、供电不太方便,一般要配开关稳压电源,不能直接用~220V供电。

输入整流:将正负变化的交流电变成单向变化的直流电

滤波:将变化的电压波形平滑成波动较小的直流电压波形

变压器:储存能量,产生需要的输出电压.原、副边隔离。

输出稳压:稳定输出电压

取样反馈:将输出电压的变化反映到控制电路,以便采取相应的措施保证输出电压在规定的范围内

PWM 开关:控制电路,根据反馈回来的信号控制变压器储存能量的多少,从而保证输出的稳定

采用开关电源驱动的优点:效率高,一般可以做到80%~90%,输出电压、电流稳定。输出纹波小。且这种电路都有完善的保护措施,属高可靠性电源。

LED驱动电源主要有恒压式和恒流式

(1)恒压式:

a、当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;

b、恒压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。

c、 以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;

d、 亮度会受整流而来的电压变化影响。

(2)恒流式:

a、 恒流驱动电路输出的电流是恒定的,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,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;

b、 恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。

c、 恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高。

d、 应注意所使用最大承受电流及电压值,它限制了LED的使用数量;

5、开关恒流驱动电路

恒流源和恒压源不同之处就是恒流的那部分电路。

恒流部分:它主要由T1、R8、R9、R5组成。三级管的导通电压0.7V是已知量。R8阻值也是已知量,当电路开始工作后,只要R8和流过R8的电流乘积大于0.7V,三极管开始工作,电路就进入恒流工作。

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