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LED的高效驱动剖析与典型使用计划

来源:http://www.hnyuekan.com 编辑:d88尊龙 时间:2018/09/07

  LED的高效驱动剖析与典型使用计划

  

导言

   跟着生产本钱的下降,LED的运用规模越来越广,包含手持终端设备、车载以及修建照明。高可靠性、极佳的功率以及瞬态呼应才能使得它们成为很好的光源。尽管白炽灯泡的本钱很低,可是屡次替换白炽灯泡也将是一笔很大的开支。路灯就是个很好的比如,完结此项作业需求一组作业人员及一辆货车对毛病灯泡进行替换。因而,在此类运用中,运用 LED 能够大大下降本钱。尽管 LED 和白炽灯泡的功率简直相同,但在路灯运用中,有时会由于一些原因,用 LED 代替白炽灯泡,这样不光能够进步可靠性,而且还能节省能源。

   白炽灯泡能够宣布各式各样的光线,可是在详细的运用中,一般只需求绿色、赤色以及黄色光线——例如交通信号灯。若要运用白炽灯泡,则需求一个滤波器,这会糟蹋掉 60% 的光能,而 LED 则能够直接发作所需色彩的光线,而且在上电时,LED 简直是瞬间发光,而白炽灯则需求 200ms的呼应时刻。因而,在刹车灯规划中采用了 LED。别的,LED 将作为光源在 DLP 视频运用中运用,以代替机械汇编 (mechanical assembly),其可进行高频率的切换。

  LED的I-V 特性

   图1显现了典型 InGaAlP LED(黄色和琥珀红)的正向电压特性。也能够把 LED 作为电压源与电阻串联建模,并检查模型与实践丈量之间的杰出关联性。电压源有一个负的温度系数,当结温上升时,电压源的正向电压会发作负的改动。InGaAlP LED的系数在-3.0mV/K~-5.2mV/K 之间,而 InGaN LED(蓝色、绿色和白色)的系数则在-3.6mV/K~-5.2mV/K 之间。这就是为什么不能直接对 LED 进行并联的原因。发作热量最多的器材需求更大的电流,更大的电流会发作更多的热量,进而引起散热失控。

  

图1 LED作为电阻与电压源串联建模

  

图1:LED作为电阻与电压源串联建模

   图2显现了作为作业电流函数的相对光输出(光通量)。很明显,光输出与二极管电流是密切相关的,因而,能够经过改动正向电流进行调光。而且,在电流较小时,曲线简直是一条直线,可是在电流增大时,其斜率变小了。这就是说,在电流较低的时分,若将二极管电流增大一倍,则光输出也会添加一倍;可是电流较高的时分,状况就不是这样了:电流上升 100% 仅能使光输出量添加 80%。这一点很重要,由于 LED 是由开关电源驱动的,这会导致在 LED 中发作相当大的纹波电流。实践上,电源的本钱在某种程度上是由所答应的电流巨细决议的,纹波电流越大,电源本钱就越低,但光输出会因而受到影响。

  

图2 电流超越1A以上,LED功率就会下降

  

图2:电流超越1A以上,LED功率就会下降

   图3量化显现了叠加于 DC 输出电流之上的三角纹波电流所引起的光输出的削减。在绝大多数状况下,该纹波电流的频率高于肉眼能够看到的 80Hz。而且,肉眼对光线的呼应是指数式的,不能察觉出小于 20% 的光线削弱。因而,即便 LED 中呈现相当大的纹波电流,也不会察觉出光输出的削减。

  


图3 纹波电流对LED光输出的细微影响

  

图3:纹波电流对LED光输出的细微影响

   纹波电流也经过进步功耗而影响 LED 功能,这可能导致结温升高,并对 LED 的运用寿命发作严重影响。

  

图4 量化显现了由于纹波电流形成的LED功耗的升高。与LED的散热时刻常量比较,由于纹波频率较高,因而,高纹波电流(以及高峰值功耗)不会影响峰值结温,它是由均匀功耗断定的。LED的高压降如一个电压源,因而,电流波形对功耗没有影响。不过,压降有一个电阻重量,而且功耗由电阻乘以均方根 (RMS)电流的平方断定。

  


图4 纹波电流添加了LED的功耗

  

图4:纹波电流添加了LED的功耗

   图4 也阐明晰即便在纹波电流较大的时分,对功耗也没有严重影响。8月6日盘前重要产业新闻ag88环亚国际娱乐平台,例如,50%的纹波电流仅添加缺乏5%的功率损耗。当大大超越此水平常,需求减小电源的DC电流以坚持结温不变,然后保持半导体的运用寿命。经历规律显现,结温每下降10%,半导体运用寿命就会延伸两倍。而且,许多规划都倾向于更小的纹波电流,这是由于电感器的约束。绝大多数电感的规划处理才能小于20%的Ipk/Iout纹波电流比率。