关于大功率LED恒流驱动电路探究.doc

关于大功率LED恒流驱动电路探究1.2P 2幅图表 【摘要】恒流源驱动电路的主要优点就是工作状态稳定、工作效率较高，本文主要介绍一种基于XL6005芯片大功率LED的驱动电路，本驱动电路具有体积小、外围电路简单、输出功率高等特点，是一种比较理想的LED驱动电路。 关键词： LED；恒流驱动；大功率 中图分类号: TN43文献标识码：A 引言 LED（light emitting diode）即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。利用固体半导体晶片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED作为一种新的照明用光源,正在逐渐得到大规模和大范围的应用；预计在未来几年内，LED灯将可能逐渐进入家庭照明，室内外照明等领域，成为一种重要的照明光源；具有节能、环保、寿命长、体积小、亮度高、成本低等特点，这些优异特性也符合现在低碳、环保的大趋势，LED已经被迅速的应用于各种背光、广告灯、幕墙、路灯、节能灯、车灯等领域。 1 LED驱动电路的研究 LED大规模的使用，其驱动电路也层出不穷, LED驱动电路的选择除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15％的变动时，应仍能保持输出电流在±10％的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED系统的效率保持在较高水平。根据能量来源的不同，LED驱动电路总体上可分为两类，一是AC/ DC转换，能量来自交流市电，二是DC/ DC转换，能量来自直流电源。根据LED驱动原理的不同，又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。而理想的LED驱动电路应该具有以下特点：LED亮度不因输入电压变化而改变；LED工作状态不因环境温度变化而改变。由于LED本身内阻已经确定，那么亮度及色温与所提供电压有着直接的关系，电压一旦有波动，必将造成工作状态不稳，忽暗忽亮的现象产生，尤其功率越大，这种现象就会越加严重。大功率LED的发光强度是由流过LED 的电流决定的，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响发光强度，因此LED驱动需要提供恒流电源，以保证大功率的安全性，还需要满足预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性，亮度会随工作电流的增大而增大，为保证流过每只LED的电流相同，就必须串联使用, 串联使用使得LED点阵所需电源电压高, 一般小型产品电源电压比较低, 高电压电源要求使得LED的应用受到了限制。所以，合理的设计升压电路来驱动LED, 是LED能够得到广泛应用的关键。 根据LED电流、电压变化特点，采用恒压驱动LED是可行的，而且在某些产品的应用上精确设计，其优势仍然是其它驱动方式无法取代的。但是，采用恒流驱动方式，仍然是比较理想的LED驱动方式，它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动，同时恒定的电流使LED的亮度稳定。因此众多厂家选用恒流方式驱动LED。其实每种驱动方式均有优、缺点，根据LED产品的要求、应用场合的不同，应该合理选用LED的驱动方式，精确的设计驱动电源。 传统上用于驱动灯泡、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED。多种LED恒流驱动的电路实验证明，并不是所有的恒流源都能够作为理想的LED驱动电路，很多恒流源电路试验后也会出现不同的问题，需要反复的推敲、研究，下面就一种恒流源电路加以论述。 2 LED驱动电路的实现 大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA，而大功率LED可以达到1W、3W、5W、8W 和10W甚至数十瓦，工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。由于目前大功率LED在光通量、转换效率和成本等方面的制约，决定了大功率LED短期内的应用主要是一些特殊领域的照明。而通常LED工作方式都是多个发光管同时工作，以产生足够亮度的光源。要求设计驱动电路：LED功率为1W，LED的工作方式为每三个串联组成一组，之后再并联，形成LED的工作矩阵。 电路的核心器件选用上海芯龙半导体公司生产的XL6005恒流驱动升压变换器，该芯片的电路应用简单，外部元器件比较少，故障点少，成本低。XL6005为升压型驱动芯片，封装形式为TO-252-5L ,引脚说明为VIN：电源电压输入；FB：调整端；EN：芯片使能端，控制芯片输出，低电平有效。芯片的特点为5V-32V范围的宽输入电压，输出最高可升压到42V，驱动功率为16W，开关频率为180HZ，参考电压可低至0.2V，可以有效的提高系统的效率，同时FB脚可实现PWM调光。 电路如图1所示。在此电路中，鉴于LED领域的系统需求，内部除