LED是具有非線性電氣特性的設備。如果向LED施加低電壓,它將不會導通。通過增加電壓,可以達到一個閾值,在該閾值以上,該器件會通過發光并吸收大量電流而立即進入導通狀態。但是,如果進一步提高電壓,則LED會在短時間內過熱并燒毀。為了確保正確且持久的工作,LED必須在窄電壓范圍內工作,該電壓將傳導狀態與遮斷狀態分開(圖1)。
圖1:電源LED的工作電壓范圍(紅色)
問題在于工作電壓范圍不是恒定的。相反,LED會根據溫度甚至設備的使用年限而隨LED的不同而變化。電源LED的正向電壓(VF)可變性最高可達20%。因此,考慮到提供給LED的大約60%的能量以熱量的形式散發,熱管理是功率LED的重要因素。
為了解決與VF可變性相關的問題,可以用恒定電流而不是恒定電壓來驅動LED。驅動器電路自動調節輸出電壓,以在所有條件下保持恒定電流。該電路適用于單個LED和串聯的LED燈條,即使每個LED的VF不同,也可確保所有LED具有相同的亮度。由于LED不會過度驅動,因此電路可確保LED的最佳持續時間。并且,如果一個LED發生短路故障,其余的LED將繼續正常運行。
最簡單的恒流驅動器類型包括一個恒壓發生器,該發生器通過一個電阻為LED供電。該解決方案雖然經濟,但不能提供準確的電流調節,并且會散發大量熱量。此外,如果LED發生短路故障,則電阻會過載,并在短時間內燒毀。
另一個常見的恒流驅動器是線性電流調節器。調節器中的反饋電路將電流保持在非常窄的范圍內。多余的功率必須通過特殊的散熱器消散。由于高耗散,這些電路的效率不是很高。
最好的恒流驅動器是開關穩壓器。這是一種更昂貴的解決方案,但是調節精度(高達±3%)和效率(高達96%)都與成本/性能相關。此外,DC / DC開關穩壓器具有寬范圍的輸入和輸出電壓,從而允許連接具有不同長度的LED燈帶的不同組合,并支持寬范圍值內的LED調光。
LED燈條的連接
大多數恒流驅動器電路由降壓或降壓轉換器代表,其中最大輸出電壓低于輸入電壓,從而限制了可連接的LED數量。為了解決這個問題,我們可以使用升壓轉換器(輸出電壓高于輸入電壓)或使用兩個或多個并聯的LED燈條。
驅動LED的最簡單,最安全的方法是為每個LED驅動器使用一條帶。如果測試條中的任何一個LED未能斷路,則流過其他LED的電流將被中斷。如果任何LED發生短路故障,則流過其余LED的電流將保持不變。
通過將多個條連接到同一LED驅動器,可以驅動更多的LED,但是如果LED出現故障,則可能會出現問題。如果兩個條帶并聯,則在LED開路故障的情況下,驅動器提供的恒定電流會流過其余條帶的所有LED,從而迅速將它們燒壞。由于功率LED高度可靠,因此這種故障很少發生,因此將多個LED燈帶連接到同一驅動器電路仍然很普遍。但是,當將多個LED并聯連接時,包括一個電路(例如電流鏡)是有用的,該電路可以在開路或短路故障時通過平衡流過每個LED的電流來保護LED。細繩。
LED驅動器IC
英飛凌科技提供一系列DC / DC LED驅動器IC,支持150 mA至3 A的電流,適用于一般照明應用中的高功率和超高功率LED。對于降壓拓撲,ILD4000和ILD6000系列是最合適的。同時,ILD1150系列支持降壓/升壓,升壓和單端初級電感轉換器(SEPIC)配置。
德州儀器(TI)的LM3404和LM3404HV是單片式開關穩壓器,旨在為大功率LED提供恒定電流。TI器件適用于汽車,工業和一般照明應用,包含一個高端N溝道MOSFET開關,其降壓降壓型穩壓器的電流限制為1.5A。
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