環保LED新能源論文

我們研究了基本的LED光源和驅動方式。介紹了一些簡單的驅動方式，例如電壓源/限流電阻的方式和線性穩壓電源方式，但LED光源的功率需求和複雜程度的不斷增加，使得這些簡單的驅動方式已經不在能滿足要求。這樣就需要一種更加高級開關模式的LED驅動。

那到底我們選擇用什麼樣的開關方式呢？

我們將探討為什麼開關模式的LED驅動用恆流降壓電路表現最好，或者換種説法，為什麼要用降壓模式？

隨着LED的廣泛應用，在很多地方線性電源這種簡單的結構已經不能滿足需求。一般情況下，當用電阻的方式設定LED所需的正向電流的時候，這種簡單的驅動方式可以連續的由電源向負載提供能量。由於LED的電流與電阻上的相同，所以電阻上產生的功耗會隨輸入電壓的增加而增加。

例如，一個用線性電源驅動的LED，效率為70%，用5V線性電源提供1A電流給一個典型的.白光InGaN LED (VF =3.5V)。在相同的工作條件下，當輸入電壓上升到12V時，它的效率將會降到30%。在如此低效率的情況下是無法應用的。 開關電源 開關電源改善了由於輸入變化使得效率變化比較大的問題。這種方式是通過控制佔空比的方式來滿足輸出所需要的電壓或電流。

由於開關電源會產生脈衝式的電壓和電流，所以這就需要用一些儲能器件(電感或電容)對這些脈衝波形進行整形。和線性電源相反，開關電源可以通過不同的設置來實現電流或電壓的降、升或者同時升降的功能。開關電源同樣可以在寬的輸入或輸出範圍下實現高效率。在前面的例子中，用一個降壓型的開關電源取代線性電源後，當輸入電壓由5V變到12V後，電路的效率由95%變到98%。 開關電源在效率和結構的靈活性上得到了很大的提升，但由於週期性的開關造成了噪聲的增加，同時由於結構的複雜使得電路的可靠性下降和成本的上升。恆流型LED電路可以被簡單的認為是一個恆流源。拓撲結構的選擇應該考慮最少的外部原件和最好的性能為標準，這樣可以提高電路的穩定性和減少成本。鑑於LED的動態調光特性好，在設計的時候要考慮使這種特性能夠方便應用。幸運的是，基本降壓開關電路在實現這些特性的時候表現的非常好，所以LED驅動一般選擇降壓型開關電源。 恆流輸出級 開關調整器最常用的是電壓調整器。圖1a為一種基本恆壓型降壓調整器。降壓控制器可以在輸入電壓變化的情況下，通過控制佔空比或頻率的變化使輸出電壓保持恆定。輸出所需的電壓由下面的公式計算得到(Eq.1)圖1a：基本降壓型電壓調整器 電感L用來設置電感電流紋波的峯-峯值ΔIpp的大小，電容Co用來設置輸出電壓紋波和輸出電壓的負載瞬態響應。在這種降壓型逆變器中電感的平均電流等於負載電流，因此我們可以通過控制電感電流紋波的峯-峯值來控制負載電流。這樣可以使電壓源控制的方式轉換成電流源控制的方式。圖1b為一種基本電流型降壓調整器。與恆壓型相似，恆流型降壓調整器可以在輸入電壓變化的情況下