照明用LED驱动技术方案的探讨

　1 引言

　　LED具有环保、节能、效率高、寿命长、安全可靠的优势，在如今“低碳”生活中，它可发挥了不小的作用，照明现在基本都普及了LED。为此，必须了解LED的使用条件、工作原理、驱动方法和典型应用，才能让LED照明的应用最大化。

　　2 LED工作原理

　　要设计驱动电路，首先要掌握其工作原理。LED的亮度主要与VF、IF有关。LED的伏安特性见图1，其中VF是LED的正向压降、IF是正向电 流。当正向电压超过阈值（即导通电压，如图约1.7V）时，可近似认为IF与VF成正比。由图可知，LED的最高IF可电感器生产厂家达1A，而VF通常为2 V～4V。

图1 LED的VF与IF 的关系

　　LED的正向压降变化范围比较大（可达1V以上），而由上图中的VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起IF较大的变化，从而引起亮度的较大变 化。所以，通常LED的电感厂家发光特性都用电流的函数来描述，而不是电压的函数。但一般的整流电路的输出电压随着电网电压的波动也会变化，由此可知，采用恒压源 驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的特性。因此，LED驱动通常采用恒流源驱动。

　　3 LED驱动技术

　　由LED的工作原理知道，要使LED保持最佳的亮度状态，需要恒流源来驱动。驱动的任务既要保持恒流特性，还要保持较低的功耗。为了满足以上要求，通常采用的控制电流的方法有：通过调节限流电阻的绕行电感器大小实现控制电流；通过调节限流电阻上的基准电压来调节电流；PWM调制实现电流控制。LED的驱动技术与开关电源中应用的技术十分类似，LED驱动电路是一种电源转换电路，但输出的是恒定电流而非恒定电压。无论在任何情况下，都要输出恒定而平均的电流，纹波电流要控制在一定的范围内。

　　⑴　限流法

　　如图2所示，这是传统的电路。电网电压通过降压、整流、滤波后，通过电阻限流使LED稳定工作。这种电路的致命缺点是：电阻R上的功耗直接影响了 系统的效率，再加上变压器损耗，系统效率约50%。当电源电压在±10%的范围内变动时，流过LED的电流变化将≥25%，LED上的功率变化超过 30%。电阻限流的优点是设计简单、成本低、无电磁干扰；但是电流会随着VF的变化而改变亮度，效率很低，散热难。

图2 限流法

　　⑵　稳压法

　　图3是在图2的基础上加了一个集成稳压元件MC7809，使输出端的电压基本稳定在9V，限流电阻R可用得很小，不会 造成LED的电压不稳。但是，此电路效率还是低。因为MC7809和R1上的压降仍占很大比例，其效率约为40%左右。这就称不上是节能照明产品。为了达 到既能使LED稳定工作，又能保持高的效率，应采用低功耗的限流元件和电路来使系统效率提高。线形稳压法的优点是结构简单、外部元件少、效率中等、成本较低。

图3 稳压法

　　⑶　PWM法