【導讀】本文主要講解LED驅動技術，通過十問十答的方式讓新手徹底明白LED驅動技術。這幾個LED驅動技術回答，完全涵蓋關于LED的驅動知識，希望對新手或者LED驅動設計開發(fā)的朋友們有所幫助。
1. LED驅動IC特點與選擇
網(wǎng)友提問：LED驅動必須用專用LED驅動IC嗎?與普通IC相比有何優(yōu)缺點呢?
專家回復：LED驅動專用IC的優(yōu)點是Vin寬、輸出電流大、恒流精度高、采用抖頻可有效降低EMI。
LED驅動用恒流源主要是保證LED在發(fā)光的工作時間段光線亮度一致、不閃爍。低價手機用LDO來驅動背光的LED也是常用的，只是電源的利用率不高，好在大多手機設計鋰電池電壓降致3.3V時關機。LED照明燈具用LDO來驅動就不是好方法了，LDO不能恒流。
網(wǎng)友提問：那么國產(chǎn)和外國LED驅動IC又該怎樣選擇?
專家回復：LED驅動IC很多，性價比各不相同，關鍵看設計產(chǎn)品的目標價位是多少，如求競爭能力和較多利潤，本土IC產(chǎn)品也不錯。
2. LED驅動電源選擇和設計問題
網(wǎng)友提問：選擇和設計LED驅動電源時要考慮哪些問題
專家回復：LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發(fā)光的電壓轉換器，通常情況下：LED驅動電源的輸入包括市電、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流等。而LED驅動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅動電源的特性要求，在選擇和設計LED驅動電源時要考慮以下問題。
a.高可靠性 特別像LED路燈的驅動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。
b.高效率 電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。
c.驅動方式 現(xiàn)在通行的有兩種：其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。怎樣選擇啟動方式要根據(jù)實際需要。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。
d.浪涌保護 LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。
e.其他要素，如，提高電源功率因數(shù);增加LED溫度負反饋功能;外部防護方面，要防水、防潮，外殼要耐曬;驅動電源的壽命要與LED的壽命相適配;要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。
3. LED 驅動IC發(fā)展方向
專家講解： 照明用LED 驅動IC發(fā)展方向
LED光源是一種長壽命光源，理論壽命可達50000小時，但是應用電路設計不合理、電路元器件選用不當、LED光源散熱不好，都會影響它的使用壽命。特 別是在應用電路里，作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器，它的使用壽命在5000小時以下，這就成了制造長壽命LED燈具技術的攔路虎，設計生 產(chǎn)可以在應用電路里省去電解電容器的新一代LED驅動IC是可行的解決方案.
此外，對新一代LED驅動IC的設計必須打破傳統(tǒng)的DC/DC拓撲結構設計理念，如采用恒功率、不采用磁滯控制的降壓型而采用定頻定電流控制、解決使用鹵 素燈電子變壓器所產(chǎn)生的燈源閃爍和多燈并聯(lián)不亮問題等等;還必須解決LED驅動IC在多種應用電路中能過EMC、安規(guī)、CE、UL等認證;應用電路力求簡 潔、使用元器件少也是客戶降低成本所夢寐以求，和市場競爭所必須的;隔離與非隔離的應用歷來是商家在安全與效率之爭焦點;提高PWM控制器的占空比等等。
0.5W-3W的LED光源與LED 驅動 IC集成在一個CMC封裝內(nèi)的新一代芯片已經(jīng)小批量生產(chǎn)，顯示LED 驅動 IC正在向高度集成化的多芯片CMC封裝方向發(fā)展;可用交流電(AC)直接驅動發(fā)光的新一代、特殊拓撲結構AC LED光源生產(chǎn)技術的日趨成熟，將開創(chuàng)LED照明技術的又一新紀元。
4. 隔離型與非隔離型驅動方案比較
網(wǎng)友提問：目前在以市電為輸入電源的LED驅動方案中，隔離型與非隔離型兩種驅動方案相比較各自有何優(yōu)缺點?如何選用
專家回復：總的來說，隔離型驅動安全但效率較低，非隔離型驅動效率較高，應按實際使用的要求來選隔離型還是非隔離型驅動。
就電路結構而言：目前的隔離型方案多是AC/DC的反激式(Flyback)電路方案，因此相對電路較復雜、成本較高。非隔離型基本是采用DC/DC的升壓(Boost)或降壓(Buck)電路，則相對電路較簡單，因而成本也相對較低。
恒流精度：隔離型可以做到±5%以內(nèi)，而非隔離型則很難做到。
在應用領域：目前在以市電為輸入電源的LED燈具中(特別是驅動與光源一體的燈具)，本著安全第一的原則，基本已不再采用非隔離型方案。但也有例 外，LED日光燈管由于受到結構和空間的制約，仍還用非隔離型方案。在低壓供電的LED燈具中，以效率和成本優(yōu)先的原則，非隔離型方案是最佳的選擇。
5. AC直接驅動的LED技術
網(wǎng)友提問： 用AC直接驅動的LED技術是怎么回事?
專家回復：AC LED光源是將一堆LED微小晶粒采用交錯的矩陣式排列工藝均分為五串，AC LED晶粒串組成類似一個整流橋，整流橋的兩端分別聯(lián)接交流電源，另兩端聯(lián)接一串LED晶粒，交流電的正半周沿藍色通路流動，3串LED晶粒發(fā)光，負半周 沿綠色通路流動，又有3串LED晶粒發(fā)光，四個橋臂上的LED晶粒輪番發(fā)光，相對橋臂上的LED晶粒同時發(fā)光，中間一串LED晶粒因共用而一直在發(fā)光。在 60Hz的交流電中會以每秒60次的頻率輪替點亮。整流橋取得的直流是脈動直流，LED的發(fā)光也是閃動的，LED有斷電余輝續(xù)光的特性，余輝可保持幾十微 秒，因人眼對流動光點記憶是有惰性的，結果人眼對LED光源的發(fā)光+余輝的工作模式解讀是連續(xù)在發(fā)光。LED有一半時間在工作，有一半時間在休息，因而發(fā) 熱得以減少40-20%。因此AC LED的使用壽命較DC LED長。
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6. LED驅動電路工作原理
網(wǎng)友提問：這份LED驅動電路中各元件分別起什么作用?是如何工作的?
專家回復：上圖是驅動3顆1W白光LED的電原理圖，它是12~24V電壓范圍里交直流兩用的。
D1~D4組成整流橋，這個橋有兩個功能，在輸入是交流電源的時候，把交流整流成直流;在輸入是直流電源的時候，起極性轉換作用，無論輸入電源的極性如何，都能保證電路正常工作。
CIN是濾波電容，把脈沖直流變換成平滑的直流。 RS是取樣電阻，它決定恒流源的絕對精度。 L是整流電感，把100KHz的脈沖電流變換成三角波電流，L的電感量會影響工作電壓范圍內(nèi)恒流源的穩(wěn)定性。
D5是續(xù)流二極管，在晶片內(nèi)部MOS管處于截止狀態(tài)時為儲存在電感中的電流提供放電回路。由于工作在高頻脈沖狀態(tài)，D5應選用正向壓降小，恢復速度快的肖特基二極體。
芯片的DIM端可外接PWM脈沖或直流電壓調(diào)光，也可以接熱敏電阻作輔助溫度控制和自動亮度控制。如果不用這些功能，DIM端懸空。
7. LED日光燈明暗不均如何解決?
網(wǎng)友提問： 23串12并，恒流電源，線路板上有明顯的明暗不均現(xiàn)象，測得電壓在3.02-3.08之間，單顆燈試,3.1v時暗區(qū)的電流為10-15ma 亮區(qū)在20ma左右 ，請教這是怎么回事?
專家回復：可能是PCB布線不好，活著鋁基PCB板有漏電，可用分段割斷的方法來尋找，只是比較費時罷了。0.06W的LED光源，理論工作電流是20mA，一般做燈具為防LED早衰，可設計在15-18mA。
8. PWM恒流LED驅動芯片設計日光燈電源問題
網(wǎng)友提問：最近在用一款PWM恒流LED驅動芯片做日光燈電源, 出現(xiàn)以下問題:
a, 恒流源不恒流,在輸入80V-250V電壓變化過程中,電流先增大,后減小,且變化范圍比較大,電感換過很多個(電感都是自制,從500uH-3mH),問題依舊
b,使用的MOS管是5N5001,測試DS兩端電壓,在輸入150V左右時,數(shù)字萬用表開始亂跳.
專家回復：
a. PWM LED驅動IC組成的LED日光燈電源方案在Vin小范圍變化時,對于固定負載是恒流的。當Vin大幅度變化時它需要有一個響應時間，當線路設計不好或PCB板設計不好時，應當在Vin變化時，Iout也會有一定的變化。
b. 用數(shù)字萬用表測試DS電壓是不合理的,如果想看該電壓該用示波器看。
9. LED閃爍問題
網(wǎng)友提問：驅動鹵素燈的時候降低電壓，鹵素燈亮度降低，沒其他變化。驅動LED時降低電壓，LED在一定程度上會發(fā)生閃爍。為什么呢?
專家回復：鹵素燈是純電阻負載，因此鹵素燈電子變壓器與其配合能很好的工作。而LED燈具是容性阻抗+感性阻抗的負載，鹵素燈電子變壓器接受LED燈負載 時它輸出的能力會大大下降，表現(xiàn)為輸出電壓由12V驟降至7V，如是8V啟動的驅動IC即進入欠壓保護狀態(tài)，此時鹵素燈電子變壓器輸出電壓又升至12V， 如此周而復始，使你見到LED燈在閃爍。解決方案是選用啟動電壓低于6V的驅動IC。
10. 水下燈應該如何設計?
網(wǎng)友提問：水下燈應該如何設計?有哪些問題要注意?LED燈珠炸是不是由沖擊電流造成的?如何解決?
專家回復：從安全的角度來說,水下燈要求采用低壓隔離供電，盡可能使用國際通用的AC 36V以下電源，因此AC24V、AC12V都是可選用的標準電源。
長距離送電會造成電壓下降，可增加銅線直徑來補償。此外， AC在線間傳輸比DC在線間傳輸損耗要小。
水底燈大多采用AC24V安全電源，因此完全可以選用Vin=6-30V、Iout=1.2A，系統(tǒng)應用零部件很少的PT4115來做驅動電源，它用四個肖特基二極管做整流橋，一個濾波儲能電容器、一個輸出電流設定電阻、一個續(xù)流肖特基二極管和一個續(xù)流電感器。
電網(wǎng)載荷瞬時突變會引起電流浪涌，可在電路上加保護器件來有效抑制。早期的9910IC都有“炸燈珠”毛病，需要靠應用電路來改進。
11. LED亮度不均問題
網(wǎng)友提問：要做一款60W功率LED太陽能路燈,用兩個12V的電池組串聯(lián)儲存太陽能(單個電池組放電電壓在10.8-15V左右),路燈的供電電壓在 21.6-30V之間. 計劃采用用2個分別可以驅動30W的驅動單元，采用兩個6串5并的方式.驅動器選擇可PWM調(diào)光的BUCK芯片.但是實際出現(xiàn)LED亮度不均問題，該問題 怎么解決?
專家回復：這是一個很典型的錯誤設計。Buck電路僅僅在LED串的正向電壓低于電池電壓時才能采用，而且必須要預留一定的電壓富余量，否則即便Buck進入100%占空比狀態(tài)也不能得到設定的電流。
其他建議者建議使用某種品牌的器件，可是我們知道架構的選擇和品牌是沒有關系的，這就像物理學的基本定律的正確與否與其提出者的國籍沒有關系一樣。
此設計的正確選擇是采用Buck-Boost架構。Buck-Boost架構的最佳應用條件是輸出電壓在輸入電壓的變化范圍之內(nèi)，但超出范圍以外時也一樣可用，可以稱為全能型架構。
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