高亮度LED發(fā)展背景

近幾年，高亮度LED (HB LED)在各種照明系統(tǒng)中作為光源日益受到青睞，這是由于高亮度LED具有高度的可靠性，使用壽命可以達到幾十甚至幾萬小時，比傳統(tǒng)的白熾燈或鹵素燈的使用壽命高出幾個數(shù)量級�；谶@一優(yōu)勢，高亮度LED在汽車照明、公共標示與信號標志以及建筑照明中得到普遍應用。

高亮度LED是經(jīng)過特殊處理的PN結(jié)半導體器件，正向偏置時可發(fā)出白光、紅光、綠光或藍光(也可能產(chǎn)生其它顏色光)。作為PN結(jié)它們表現(xiàn)出類似于傳統(tǒng)二極管的V-I特性，但具有較高的結(jié)壓降。在正向電壓達到V_F (從紅光LED的2.5V到藍光LED的4.5V)，流過LED的電流很小；一旦正向電壓達到V_F，電流將迅速上升(與傳統(tǒng)二極管相同)。因此，必須采用限流措施限制電流的上升，以防LED損壞。目前有三種基本的限流方式，表1對這三種方式進行了對比：

高亮度LED開關電源

圖1是基于固定頻率、高集成度PWM開關轉(zhuǎn)換器MAX5035的高亮度LED電源原理圖，輸出電流可達1A。另一類似器件MAX5033的輸出電流可以達到500mA。這款基于電感的buck調(diào)節(jié)器能夠準確控制流過LED (或幾個串聯(lián)LED，總電壓為12V)的電流。MAX5035的開關頻率為125kHz，輸入電壓范圍高達76V (需使用更高額定電壓的輸入電容和二極管)。此電路可以在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)控制并保持恒定的LED電流。表2總結(jié)了該電路的設計規(guī)格。

利用圖1電路在控制端作用一個電壓調(diào)節(jié)LED電流(圖2)。圖3給出了這一控制架構(gòu)的效率。

控制電壓與三個并聯(lián)檢流電阻的電壓共同作用到IC的反饋(FB)引腳。IC的內(nèi)部控制環(huán)路使FB引腳的電壓保持在大約1.22V，因此，由于控制電壓與電流檢測電壓都必須保持在1.22V (由電阻R1和R5設置)，更高的控制電壓將產(chǎn)生更小的電流。

以下等式除了適用于本例外，還可用來設計其它的輸出電流和控制電壓：

其中：V_RFF = 1.22V、R_SENSE是R2、R3與R4的并聯(lián)電阻值(= 5Ω)。

_{在許多情況下，利用低頻(50Hz至200Hz)PWM方式調(diào)節(jié)LED電流非常方便，通過控制脈沖寬度調(diào)節(jié)亮度(圖4)。雖然LED在每個脈沖期間保持相同亮度，肉眼能夠察覺到短暫的亮度變化，但是，這種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點在于光譜保持不變，采用幅度調(diào)節(jié)時光譜會隨著流過LED電流的變化而改變。}

_{采用100Hz PWM控制波形時，LED電流的脈沖如圖4所示。一般來說，低頻PWM調(diào)光電路的效率比線性LED調(diào)光電路(圖2)更高。}

_結(jié)論

_{圖1所示IC (MAX5035、MAX5033)為恒流驅(qū)動高亮度LED提供了一種高性價比方案，該方案具有以下優(yōu)勢：}

_{*高開關頻率(125kHz)允許選擇小電抗器件(L1和C2)。
*能夠在寬輸入電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。
*輸出電壓可達12V，能夠驅(qū)動三個串聯(lián)的高亮度綠色LED。
*無需機械散熱器。
*電壓范圍可擴展至76V，適用于驅(qū)動汽車高亮度LED。
*可用于24V信號標志燈和建筑照明。
*通過變化電流檢測電阻R2、R3與R4值，輸出電流可達到1A。
*內(nèi)置開關功率MOSFET，簡化設計。
*通過控制輸入，利用低頻PWM信號調(diào)節(jié)亮度。}

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