永兴感知技术论坛

标题: led技术应用的电源要求 [打印本页]

作者: admin 时间: 2018-9-12 18:40
标题: led技术应用的电源要求
led技术的最新突破使得人们能够生产出可以输出宽谱光的led，而不再仅仅是传统的红光和绿光的衍生物。因此用在产品中（照明和其他方面）的led的绝对数量正呈指数型增加。
从手电筒到汽车头灯，再到lcd电视显示器的背光照明，led的应用正在不断拓展到新的领域。总之，led应用迅猛增长背后最主要的驱动力是led技术带来的效率提升（即每瓦耗能可以提供更高流明的照明输出）。
电源要求
与以前的白炽灯相比，led有不同的电源要求。此外，根据功率等级和总体系统要求的不同，驱动led的最好解决方案也不同。
在传统的照明解决方案中（如白炽灯照明），负载呈阻性。功耗以及相应的灯的亮度是加到灯上的电压以及灯的电阻的函数（根据欧姆定律）。
光强会随着输入电压的变化增强或减弱。以汽车头灯为例，当引擎启动时，电池的电压较低，因此头灯会变暗；一旦引擎开始运转，电池的电压会恢复，头灯也随之恢复标准亮度。
led的与传统白炽灯有着根本的不同。led的亮度是通过调节led电流来控制的，而led负载的电阻则会随着所加负载的不同而变化。led需要恒定的电流，而不是通过恒定电压和电阻来保持恒定的亮度。根据led的功率等级的不同，实现上述效果的方法也不同。
对于功率非常低的led，图1所示的一种非常简单的电路基本就够用了。与r相比，led的有效电阻非常小，因此流过led的电流由v/r确定。它的缺点如下：

图1电阻受限led的简易电源解决方案
●亮度是电压的函数。v的变化实质上会改变电流，进而改变led的亮度。回到最初的汽车头灯的例子——在引擎刚开始启动时光依然会很弱。
●这种解决方案无法利用led的效率优势。因为与led的电阻相比，r非常大，大部分功率都消耗在r上。
大功率led
对于大功率led，为了将led的效率优势最大限度地发挥出来，需要一种电流受控的解决方案。图2给出了这种解决方案的一个实例。

图2电流受控的led供电解决方案
v·i芯片prm整流器和vtm电压变换器用来提供稳定的电压。为了使用prm和vtm给led供电，需要修改prm的工作方式以提供稳定的电流。这是通过采用电流放大器和补偿器来实现的。
与常规方法相比，使用prm和vtm来提供恒定电流具有几项优势。在系统中采用vtm可实现负载点的电流倍增。根据下面的公式，vtm的输出电流正比于它的输入电流，比值是固定的匝数比k，iout=iin/k。
因此，在电流受控的应用中，可以通过检测和控制vtm的输入电流来控制它的输出电流。检测较低的电流需要较小的传感器，后者会消耗较少的功率并改善整体效率。同样，高效率和高功率密度使得整个led系统体积小、温度低，并将每瓦耗能所输出的流明数达到最高。
一项重要的附加优势是，流过led的电流（iout）不是输入电压的函数。因此，在我们的汽车头灯的例子中，只要流过led的电流保持恒定，不管电池电压是多少，led的亮度都将保持恒定。这是因为prm是一个可以随着v而改变的可变负电阻，从而提供了一种保持电流恒定的方法。
更为重要的是，prm的电阻是有效电阻，而不是真实电阻，这意味着功率损耗非常小，而且不是有效电阻值的函数。因此，大部分功率都消耗在led上，使得这个解决方案同它所使用的led一样有效且高效。
这个解决方案的一些缺点包括其复杂度明显比图1所示的解决方案要高，因此它的正确实施需要更多的关注和控制。复杂度的增加也带来了成本的提高，因此这个解决方案更加适用于大功率led，在大功率led中节省的功率（以及led运行中的电能成本）能够更容易地弥补掉增加的成本和复杂度。
最后，对于led不同的电源要求，有从简单到复杂的不同的解决方案可供使用。图1所示的电阻型限流器简单、成本低，但对大功率led而言它效率低，不适用。
图2所示的可调节的电流源可以使效率和尺寸达到最佳，但它们需要更高的成本，并增加了复杂度。可调节的电流源提供了附加优势，如不受输入电压波动影响，对总体系统目标而言这些附加优势可能重要，也可能不重要。led电源的设计人员应该注意到可用于给led供电的不同方案以及整个系统的目标。

欢迎光临永兴感知技术论坛 (http://bbs.yxsensing.net/)