led驱动电源范文

led驱动电源篇1

摘要: 传统的背光源采用的是CCFL，色彩还原性差，含有对人体有害的汞蒸汽。LED背光源是一种新型的背光源，色彩还原性好，寿命长；不含汞，有利于环境保护。本文设计的直下式LED背光源，单灯电流可精确控制，光学效果良好，支持PWM调光。中尺寸、大尺寸LED背光源均可借鉴使用。

关键词:发光二极管背光;冷阴极荧光灯;色彩还原性;单片机

中图分类号：TN141 文献标识码：B

The Driving Circuit Design of a Direct Illumination-type LED Backlight

LI Xiu-zhen1,ZHANG Kai-liang2,Ma Li2,XU Yan-wen2

(1.Beijing BOE CHATANI Electronics Co.,Ltd.,Beijing 100176,China;2.BOE Technology Group CO.,Ltd.,Beijing 100016,China)

Abstract：CCFL is used in the traditional backlight, which has bad color gamut and contains hydrargyrun steam which is harmful to human body. As a new kind of backlight, LED backlight has better color gamut, longer life-span; and is friendly to environmental. It also does not containhydrargyrun. A direct illumination-type LED backlight is designed in this paper, which has a goodoptical effect, and can be adjusted by PWM. Each LED can be controlled separately in this design. This paper can also be used for the design of medium-sized and large size LED backlight.

Key Word：LED Backlight;CCFL;color gamut;single-chip microcomputer

引言

LCD显示器自身并不发光，为了可以清楚的看到LCD显示器的内容，需要一定的白光背光源[1]。背光源是存在于液晶显示（LCD）显示器内部的一个光学组件，由光源和必要的光学辅助部件构成。传统的LCD背光源采用的是冷阴极荧光灯（CCFL），色彩还原性差，含有对人体有害的汞蒸汽。LED背光源色彩还原性好、寿命长；不含汞，有利于环境保护。LED背光源的色彩还原性可以达到NTSC (National Television System Committee)标准的105%甚至120%以上。而一般CCFL灯管，仅能提供NTSC标准的72%[2]。就驱动电路而言，传统的CCFL背光，驱动线路十分复杂，要求上千伏特的驱动电压，利用专门的逆变器才能驱动起来。而LED可以低电压工作，控制较为方便。LED的诸多优点使得LED背光方案备受关注[3][4]。

本文所设计的直下式LED背光源，每四颗白灯中间有一颗RGB三合一的LED。经测试，所设计的LED背光系统，单灯电流精确可控，光学效果良好，支持PWM调光。

1 硬件结构设计

本文利用单片机作为LED的控制核心器件，选用专用驱动IC，实现整个LED背光的静态显示。硬件整体设计框图如图1所示。驱动芯片共有16通道，每个通道控制一个LED芯片。驱动芯片采用级联方式。设计中，利用单片机产生PWM方波对LED进行亮度控制。单片机处理缓存管理、亮度和点校正数据的输出。DC/DC模块给各模块供电。通过给接口提供电源、产生驱动指令信号，来点亮LED。

1.1 LED阵列及电源模块设计

LED阵列由45颗白灯和32颗RGB三合一灯组成。图2为LED阵列的分布图。白灯和RGB灯由不同的驱动芯片进行单独驱动。每颗LED芯片单独驱动。

电源模块如图1所示。电源模块（DC/DC）采用Buck转换器将12V电源转换成各个模块所需电源。整个系统需要3.5V、5V、10V和12V的电源。RGB三合一灯需要3.5V电压；白灯需要10V电压；MCU需要提供5V的电源电压。整个系统输入电压12V，此电压由外部电源转换器提供。

1.2 驱动芯片特性

驱动芯片具有点校正和灰阶调光的特点。共有16通道，每通道都可实现对LED的恒流驱动，每通道最大驱动能力80mA，每个通道可以通过PWM方式根据内部亮度寄存器的值进行4,096级亮度控制，内部每个通道亮度寄存器的长度是12位，另外，每个通道LED的驱动电路由内部6位的点校正寄存器的值进行64级控制，而且驱动电流的最大值可通过片外电阻设定。图3为驱动芯片的结构框图。（GS移位寄存器为亮度移位寄存器，DC移位寄存器为点校正移位寄存器。）

1.3各种控制信号

MCU通过SIN、MODE、XLAT、SCLK、GSCLK和BLANK接口控制驱动IC，从而控制LED阵列。

SIN为串行数据输入；

MODE为多功能输出端子，当MODE=0时，处于GS模式(亮度信号输入模式)，当MODE=1时，处于DC模式（点校正信号输入模式）；

SCLK为串行数据移位时钟,在每个SCLK的上升沿，当MODE=0输入数据和输出数据移入和移出内部192位（16通道×12）的亮度串行移位寄存器，当MODE=1输入数据和输出数据移入和移出内部96（16通道×6）位的点校正串行移位寄存器；

XLAT为数据锁存端子。在XLAT的上升沿，如果MODE=0，亮度串行移位寄存器锁存到亮度控制寄存器，随机控制亮度PWM输出，如果MODE=1，点校正串行移位寄存器锁存到点校正控制寄存器，控制电流的输出；

GSCLK为PWM控制的参考时钟；

BLANK为清零端子。当BLANK=1,所有的输出通道清零，GS计数器复位。当BLANK=0时，所有的输出通道由GSCLK控制；

SOUT为串行数据输出。驱动芯片间通过SOUT-SIN管脚级联。

2 软件程序设计

整个单片机控制LED的显示程序用C语言编写，主程序包括：单片机初始化、亮度移位寄存器和点校正移位寄存器数组初始化、单片机通过SPI模式与驱动芯片通信。主程序流程图如图4所示。单片机初始化包括输入输出端口定义、关闭看门狗、时钟初始化、端口初始化，以及定时器和中断的初始化设置。

两个二维数组分别传送GS数据和DC数据。两层嵌套循环发送数据。GSCLK在驱动芯片工作期间一直提供时钟。MODE=0，GSCLK计数，当其输出4,096个脉冲后，也即12位的每通道驱动芯片的亮度值通过并/串转换后输出，输出亮度后置MODE=1，从DC寄存器读取6位点校正数据，并/串转换后输出，这样完成了一个通道数据的输出，将一行对应所有的通道数据输出完毕后，BLANK输出一个脉冲，使整个驱动芯片复位。从MCU到驱动芯片的数据传送过程中，驱动芯片所有输出关闭，即BLANK=1。BLANK置高电平后，输出关闭。GS计数复位。

3 LED背光系统

本文所设计的LED背光源是直下式结构。主要包括：LED灯、驱动板、膜材、底反射片，边框、上框架。每四颗白灯中间有一颗RGB三合一的LED。膜材结构为：一层扩散片一层BEFⅢ+一层DBEF。背光源的色坐标为（0.29，0.28）,亮度为9,000nit，均齐度90%，色彩还原性达到105%@CIE1976。LED间电流匹配度可达1.5%。经测试，本文所设计的LED背光系统，单灯电流精确可控，光学效果良好，支持PWM调光。图5为点亮后的LED背光源。

4 结 论

设计了一种基于单片机实现直下式LED背光源静态显示的方法。针对其功能和特性，解决了相关部分的电路设计，并在所开发的系统上实现PWM调光。实验证明：该系统单灯电流精确可控，光学效果良好。中尺寸、大尺寸LED背光源均可借鉴使用。

参考文献

[1]黄启智，LCD显示器的背光技术分析及应用[J].漳州职业技术学院学报,2008,(1).

[2]刘敬伟,王刚,张凯亮,张丽蕾,等. 大尺寸液晶电视用LED背光的设计和制作[C].中国平板显示学术会议, 2006.

[3]王大巍,王刚,李俊峰,刘敬伟.薄膜晶体管液晶显示器件的制造、测试与技术发展[M].北京：.机械工业出版社.

[4]Tony.Lai.LED背光方案备受关注[J].电子产品世界,2008(1).

[5]梁萌,王国宏,等. LCD-TV用直下式LED背光源的光学设计[J].液晶与显示,2007(2).

led驱动电源篇2

随着市面上超大功率LED路灯、LED隧道灯的出现,LED驱动电源故障频频,加之LED路灯驱动电源多采用内置式设计,往往造成LED灯电源维护困难重重,加之部分厂家缺乏售后维修服务,于是业主的怨声载道,经过媒体的夸大宣传后造成大众对LED灯的误解,影响了LED产业声誉。

LED灯驱动电源的七条经验:

1、智能控制是LED灯具的优势之一,而电源是智能控制的关键。

智能控制在LED路灯和LED隧道灯照明应用上条件最成熟效果最明显,智能控制能在不同时间段、根据道路车流密度来实现灯具功率的无级控制,既满足应用要求,又实现巨大的节能效果,可以为公路主管单位节省大量经费。在隧道照明上的应用不但可以节能,还可以按照隧道外的亮度情况自动调节隧道出入口亮度,给司机提供一个视觉过度阶段,以保证驾驶安全。

2、放弃4路以上输出,发展单路或两路输出,放弃大电流和超大电流,发展小电流。

输出路数越多越复杂,不同出路之间的电流干扰解决起来成本很高,如不解决则故障率较高。另外输出路数越多则总输出电流也就越大,而电流是发热的主要原因,电压本身不直接导致发热,简单来说发热量与电流的平方成正比,也就是说电流增加到原来的2倍的话,发热量将增加到原来的4倍,电流增加到原来3倍,发热量将增加到原来9倍。综上所述,单路或两路输出的LED灯电源故障率会降低很多。

3、散热和防护是电源故障的主要外部因素。

不仅电源本身会发热,灯具也会发热,这两种热源如何合理的散发出去是灯具设计工程师必须考虑的问题,一定要防止热量的过度集中,形成热岛效应,影响电源寿命。采用分离式电源方案是一个好的选择。

4、放弃大功率、超大功率,选择较高稳定性的中小功率电源。

因为功率越大,发热量越大,里面的零部件也越紧凑,不利于散热,而温度正是电源发生故障的罪魁祸首。再者,小功率电源相对来说发展的较为成熟,稳定性和成本方面都有优势。其实很多大功率电源方案都没有经过时间验证及实践证明,都是匆匆上马的项目,都是实验性的产品,因此故障层出不穷。相比之下中小功率电源因发展较早,技术方案要成熟的多。

5、维护的可行性。

电源的故障问题不可能完全避免,只有把电源的更换做的跟常规照明的光源的更换那么简便时,才能是用户用的开心,即便是电源坏了,心情也不会太差,而用户的心情好坏决定着LED灯厂家的命运。

6、防护性能。

防护问题也很重要,水分的渗透可能引起电源的短路,外壳上的沙尘会影响电源的散热,暴晒则容易引起高温和电线及其他元器件的老化,从实际使用中的经验来看,旋转接线插头的故障率较高,多数为漏水造成故障。

7、模块化设计。

模块化设计已经成为当今的潮流,必须在模块电源一体化上想办法,,如果电源能用插拔的方式解决维护问题,一定会受到用户的欢迎,同时还需建立接口标准化,让不同厂家的LED灯电源能够通用。

led驱动电源篇3

关键词：LED；XL6006 ；555定时器；PWM

目前，太阳能路灯应用日趋广泛，太阳能路灯采用蓄电池供电，供电电压一般在12.6V左右，采用大功率LED光源取代了传统的无极灯和钠灯，LED照明光源功率一般在10W到60W之间，需要的驱动电压与LED灯珠串联数相关，电压一般均在15V以上，需要的驱动电流与LED并联数相关，一款好的驱动电源能够有效的提高蓄电池的使用寿命，减小大功率LED光源的光衰，因此，设计一款蓄电池供电功率可调的LED驱动电源，具有很好的应用价值。

一．功率照明LED的特性

大功率照明LED利用PN结发光的原理，PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。当PN结处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关[1]。目前，路灯LED灯具均采用1W功率LED芯片，采用多串多并的方式构成不同功率的光源。1WLED光源的正向工作电压一般情况下为3.2V，正向工作电流IF一般为350mA。功率LED芯片是低电压、大电流驱动的器件，其发光强度由流过LED的电流大小决定。电流过大会引起LED光衰减，电流过小会影响LED的发光强度。因此，LED的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。在LED照明领域，为体现出LED灯节能和长寿命的特点，正确选择LED驱动IC至关重要。没有好的驱动IC的匹配，LED照明的优势无法体现出来。

二．功率LED驱动电源的设计

（一）XL6006简介

XL6006是芯龙公司设计的一颗突破传统电路拓扑结构，结合HVBCD工艺，大电流，高压DC/DC升压恒流LED驱动IC，有如下特点：1.具有较宽的直流3.6V到32V输入电压范围（低压可以兼顾锂电供电）2. 最高升压可到60V，可驱动串联16颗1W LED；3. 最大开关电流5A，可驱动0~50W功率的LED；4. EN脚可实现PWM调光，且自带软启动功能；5.低至0.2V参考电压，可以有效提高系统效率 6.输出60V过压保护功能； 7.内置过热保护功能。其优势为：宽电压输入，大电流输出，电路简单。 XL6006应用简单，其普通DC/DC升压拓扑结构，效率高达95%，适用于基于LED的汽车、路灯、太阳能灯及LED背光驱动的应用。

（二）XL6006电路设计

XL6006是一个180KHz的固定频率PWM降压DC-DC转换器，5A开关电流能力，该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，还内置了专用LED的CC。CC是通过电阻RCS测量LED电流并实现电流模式控制，在正常工作情况，LED电流由0.22V的PWM控制器内部参考电压除以RCS电阻值所决定。即I=0.22V/RCS，因为RCS两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.22V，OVP是芯片内部有开路保护，保护电压52V左右，芯片外部通过电阻R1和R2测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般OVP设置为比正常输出电压高20%。在芯片正常工作的时候，CC起作用；当CC这一路出现问题，OVP钳位输出电压，使LED不会承受较大功率而烧毁。PWM调光这一块也可以调节1脚EN来实现，EN的逻辑关系是一旦这一点电位高于1.4V，芯片输出正常。低于0.8V芯片不工作。由于芯片本身的频率只有180K，内置软启动电路电路，所以在一定占空比的条件下，PWM 调光的速率不应该太快，建议在100KHZ-300KHZ；也可以通过FB来实现对芯片的PWM调光控制，高电平高于1V，芯片关断，低于0.3V，芯片开启[2]。XL6006电路如图1所示。

XL6006电路采用了4位拨码开关，分别连接了4个高精度低阻值电阻，4个电阻的阻值分别为0.15欧、0.18欧、0.24欧、0.36欧；根据官方公司提供的公式I=0.22V/RCS可知，4路的电流分别为1466mA﹑1222mA、917mA、611mA， 可以分别支持5并﹑4并、3并、2并LED光源。L1为大电流磁环电感，用于升压；SS36为4A肖基特二极管，D10为56V稳压管，R19电阻用于空载时对XL6006芯片进行保护；BV+ BV-为蓄电池接入正负极，LV+ LV-为LED光源的正负极。D11是PWM信号的接入单向二极管，防止信号反串。

（三）功率调节电路设计

PWM是脉宽调制的缩写，实际上是脉冲波形，其最重要的一个技术指标是占空比。占空比是指脉冲波形中，高电平时间在周期里所占的比例。如果用PWM波作为驱动信号，可以控制送到负载上的“等效电流”值，通过调节PWM波的占空比，调节负载上的等效电流，又因为LED光源的光的强度与通过的电流有关，所以调节调节PWM波的占空比，即可调光。

因此调光电路的设计就是要设计产生占空比可调的PWM信号的电路，利用555定时器可以容易的产生PWM信号。占空比可调PWM信号发生器电路如图2所示。

如图2所示，555定时器与R1、R2、W1、D1、D2和C1组成了无稳态多谐振荡器，D1和D2分别为充电放电的导引管[3]。

以上公式不管W1如何调节，脉冲周期是不变的，占空比是变化的。

三．结束语

本设计的太阳能路灯LED驱动电源性能稳定，可支持多并多串LED光源，LED光源功率范围在6W-48W之间；并采用555定时器产生PWM信号实现了功率可调，经测试系统转换效率高达90%以上，具有功耗低、性能稳定等特点。目前已经进入大批量生产，并取得了较好的使用效果。此解决方案对从事太阳能相关产品的研发具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]周志敏.周纪海.纪爱华 LED驱动电路设计与应用[M].人民邮电出版社. 2008.1

[2]陈永甫. 555集成电路应用800例[M].电子工业出版社. 1992.2

led驱动电源篇4

论文关键词：LED，电源驱动，节能高效

 

一、LED路灯的电源驱动原理

近些年随着大功率的LED发光技术的升级，大功率的白光LED进入了照明市场，越来越多的被应用于通用照明领域。因为LED本身具有高光效、寿命长、抗浪涌能力差等特点，以此LED路灯的电源控制和驱动系统就成为了保证其功能和高效的重要基础。

为了设计出更加安全可靠的电源驱动器，必须对其工作原理进行了解。下面就对LED路灯电源驱动器的基本工作原理进行简要的介绍：主要的系统设计是处采用隔离变压器、PEC控制电源开关，并保证输出为恒定的电压，完成对LED路灯的驱动。因为实际中LED的抗浪涌的能力较差，尤其是对反向电压更为敏感。所以在电源控制中应当注意对这方面的保护效果的提高。同时，LED路灯主要的工作状况是户外，因此要增加对防浪涌的措施。因为对其供电的电网容易受到雷电的干扰，从而产生感应电流而涌入电网，从而导致对LED的破坏。所以电源的驱动也应当具备抑制浪涌的功能，达到保护LED的效果。此时采用的EMI滤波电路就起到了这种防止电网谐波串入的模块，以此保护路灯的电路正常工作。

二、LED路灯的电源驱动器的设计

1、驱动器设计简述

针对LED路灯系统的电源控制器的设计需要考虑到其特地和基本要求才能达到目的。具体的情况如下：此系统中的每个路灯的功率在 100W以内；为了提高路灯的实用性，路灯的LED被分为若干小组，每组LED则是串联驱动节能高效，组与组之间为隔离驱动，保证单组损坏而不影响整个LED的工作；为了提高路灯的安全性，输入和输出系统需要有电气隔离；电源的公因数必须维持在较高的水平。

在设计中为了满足以上的基本需求，通常采用的是AC/DC恒压电源和多路控制的DC/DC恒定流动驱动级联的方式完成对多路的LED驱动。AC/DC部分采用的是反激形式拓扑，输出的功率可以满足LED的功率；DC/DC的部分采用国半德尔LED恒定电流芯片。其中在AC/DC部分所采用的反激式的电源所产生的损耗将影响电源的效率，其损耗主要有：一次场效应晶体管的损耗，主要是导通和开关损耗；二次侧的整流二极管造成的功率损耗；高频变压的固有的铁损、铜损、漏感损耗等，为了提高整个电源的高效率就应当对上面三种情况进行控制。

2、控制形式和零电压设计

在提高效率的设计中，如采用ST所生产的L6562作为控制芯片，此芯片是一种较为经济的功率因数校正控制元器件。反激方式电源工作是在不连续导电的模式下进行工作的，通过前端的滤波其进行自动调整实现高功率。为了减小场效应晶体管损耗，利用与芯片相适应的器件，这样可以有效的降低在导通时出现的损耗，同时还可以利用准谐振的技术实现场效应晶体管的零电压导通，完成对开关损耗的控制cssci期刊目录。

3、同步整流设计

通常的反激式开关在利用中二次侧的整流二级管也会形成较大的损耗，为了实现高效率可以利用具有低导通降压的二极管来缓解着高损耗的问题，但是实践中看，此种改进的效果并不明显，同时一些设计中输出的的电压较高，而肖特基二极管的反向耐压性能并不理想，所以其不能满足高效率需求。

实践证明较好的方法是采用同步整流技术对功率进行调整，利用导通电阻较低的场效应晶体管代替整流二极管。同步整流方式可以分为外驱动和内驱动两种，工作原理也可分为电压型和电流型、谐振型驱动等。这些同步驱动的方式各自有其优势和不足。其中一种较为实用的是电流同步的控制驱动方案，但是因为驱动中选择了场效应晶体管门极驱动电压钳位在输出电压上，而门极穿电压通常较低，因此要采用此种方法就要降低输出电压。

所以可以采用混合型的同步整流方法，其工作的原理为在两个变压器上的两个绕组为T3、T4，其中T3设计为二次绕组主要负责能量的传递，T4则为辅助绕组。在T4上的电压随着T3电压的升高而升高，用于开启同步整流用场效应管。此时的电流互感器中的两个绕组也起到不同的作用，初级绕组是串联在主电路中，是检验流经的场效应管的电流，当该绕组中的电流下降到0的时候节能高效，另一个绕组则将场效应管断开。所以此种方案可以利用电压信号来控制场效应晶体管的导通，电流信号泽尔负责其关闭，不仅仅提高了效率还可以稳定的工作，控制了无开通的情况。

4、变压器的高效率设计

高频率变压器是隔离形式的电源中不可或缺的器件，在提升效率的方面也有着重要的作用。变压的损耗主要来自铜损、铁损、漏感损耗，此三者的损耗可以通过必要的手段进性损耗的控制，但是控制的措施不能完全达到综合高效的目标效果。因此，新型的变压器技术将高频率供电系统进行了升级。此种变压器的技术日趋成熟，主要特点是高度低，利用底部面积大的平面磁芯。此种变压器采用的绕着是螺旋印制线构成。和以往的变压器相比此种平面型的变压效果更高，工作效率也得到了提升，且体积小、漏感小、导热性好、一致性强等。虽然其距离应用还有一段时间，但是可以成为高端应用领域的替代产品。

三、结束语

LED路灯系统的高效率电源驱动器的设计，其首要的目的就是保证路灯的高频率工况，同时防止供电系统中的干扰侵入到路灯系统中而造成损坏。其次，利用多种复合电路和晶体管来提高供电过程中的各种线路损耗，提高供电的效率，以此达到安全、高效的目的。

参考文献：

[1]魏大为.大功率LED路灯驱动电源的设计[J].电工技术,2009,(05)

[2]张国隽.城市路灯照明节能方案的设计[J].广东科技,2007,(S2)

[3]陈发强.优化路灯电源设计节约用电[J].科技资讯,2007,(29)

[4]金香.路灯电源控制系统的设计[J].节能,2009,(09)

 

led驱动电源篇5

据调查,使用可靠性低的电源给路灯厂商和工程客户所造成的主要危害为:不良率高,增大维护成本;效率低,不节能;温升高,寿命短;防水差,电源短路失效;防雷差,易遭雷击失效;输入电压范围窄,电源易烧坏;不防寒,在低温环境电源不工作等。

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首先是确保驱动电源自身的高可靠性;其次是为客户的路灯提供大量的匹配性测试,以确保灯具的可靠性。在此基础上,根据LED的特性,研究LED工作动态,综合考虑路灯工程所处的应用环境,譬如,高寒、高温、雷区、腐蚀、防水、电网电压等因素,为客户提供有针对性的驱动解决方案,而不仅仅是简单的卖电源产品!

led驱动电源篇6

LED背光源技术液晶电视从技术上讲，目前主要有侧入式和直下式两种方式。虽然两种技术各有千秋，但从成本等方面综合考虑，侧导光led背光模组正在成为一种主流趋势。侧导光LED背光模组的设计要考虑在满足光学指标的基础上尽量降低成本，同时还要体现侧导光LED背光源轻、薄的特点。所以，LED的发光效率和色域对液晶电视背光源LED的选型有着重要的影响。LED的连接排列方式一般分为三种主要结构，即串联、并联以及串、并联混合的方式，几种方式各有利弊。 LED串联 优点：电流处处相等LED亮度基本一致 缺点：一个LED开路所有LED都不工作 LED串联方式的优点是，在整个串联电路中LED电流处处相等，因为LED的生产过程存在着批次差异及个体差异的问题，当LED的一致性差别较大时，虽然加在不同的LED两端电压不同，但由于通过每颗LED的电流相同，LED的亮度还是基本一致的。但是，LED的串联也存在显著的缺点，如果其中一个 LED开路，那么所有的LED都不会工作。采用LED串联的形式要求LED驱动器输出相对较高的电压。通常，LED驱动器输出电压越接近串联中总的前向电压，LED驱动的效率越高，但串联方式的LED要求驱动电路输出的LED电压必须大于串联电路中总的LED前向电压，这也对系统效率稍有影响。 值得注意的是，串联情况下发生短路时，恒流控制不会出现问题，恒压控制则会停止工作。串联情况下发生断路时，恒流控制和恒压控制都会出现问题，这是驱动电路设计时必须注意的问题。当某一颗LED因品质不良或其他原因导致短路时，若采用恒压源的驱动方式，那么由于驱动器输出电压不变，分配在剩余的LED两端电压必然将升高，驱动器输出电流将增大，这可能导致余下的所有LED损坏。如采用恒流式LED驱动，当某一颗LED品质不良短路时，由于驱动器输出电流保持不变，此串联电路中余下的所有LED都将正常工作。当某一颗LED因品质不良或其他故障原因出现开路状态时，串联在一起的LED会全部不亮。解决此问题的一个简单的办法是在每个LED两端并联一个齐纳二极管。当然并联的齐纳二极管击穿电压需要比LED的导通电压高，否则LED就不亮了，这种解决方案会增加额外的功耗和成本，因此在LED的大量应用时不宜采用。 LED并联 优点：一个LED出现开路状态不会影响其他LED工作 缺点：要求LED驱动器输出较大电流 当需要单独调整每一个LED的电流时，会使用共阳极或共阴极并联的连接方式。并联方式的优点是，当一个LED出现开路状态时不会对其他LED的工作造成影响，其缺点是，要求LED驱动器输出较大的电流。由于并联方式分配在所有LED两端电压相同，所以当LED的一致性差别较大时，通过每颗LED的电流会出现不一致的情况，LED的亮度也会有明显差异。而由于LED制造技术的限制，这种差异是不可避免的。因此LED工作时，由于并联方式的固有缺点导致的每个LED电流分配的不均可能使电流过大的LED寿命锐减，甚至烧坏。 当某一个颗LED断路时，如果采用恒压源LED驱动，那么驱动电路输出电流将减小，余下的所有LED仍然可以正常工作。如果是采用恒流源进行LED驱动，由于驱动电路输出电流保持不变，分配给余下的LED的电流将会增大，这可能导致剩余的LED损坏。解决此问题的办法是尽量多的并联LED，当某一颗LED断路时，其余LED的电流增量并不大，不会过多影响其余LED的正常工作。因此，LED以并联方式连接时，不适合选用恒流源进行驱动。当某一颗LED短路时，所有剩余的LED都会不工作。但有一种特殊

led驱动电源篇7

2013年是大众照明灯具进入蓝海前的准备之年，由于技术创新，多年来LED照明灯具的高温和散热的死结正在解开，创新的关键技术助推LED照明灯具快速发展。HVLED s的诞生，采用高电压、小电流来点亮LED灯珠，使LED照明灯具的高温源正在步步降温：高导热塑包铝散热器技术，使LED灯具内高低电压隔离的复杂技术瞬间简单化了。因而，高效率的非隔离恒流驱动电源成为LED照明灯具的主流电源。

HVLEDs解困光源板高温

HVLEDs即高压LED模组，采用多颗LED管芯封装和多颗串联，VF电压在DC35.140V，甚至更高，IF电流在10-60mA；相对于低压LED的VF3.2V，IF150=700mA而言，就是高压LED了。对于LED光源的功率设计而言，可以有高电压、小电流和低电压、大电流二种设计方法，不同的电路设计可以达到相同的功率，但是光源板的发热程度大不一样：LED光源在一个相对小的单位面积里，通过额定电流发光时，产生的热量是巨大的。LED光源在通过额定电流时，大约有30%的电能转换成光能，70%的电能转换成热能，如不能做到快速而有效的散热，热量会很快地聚积在灯具腔体内产生高温，尤其是低电压、大电流的低压LED光源，散热就成了技术瓶颈：HVLEDs采用多芯封装和光源板多颗均布技术，每颗灯珠周边都留有一定的散热空间，加上小电流驱动，本身的发热量甚少，因此，HVLEDs是解困光源灯板高温的有效方法。采用多芯封装HVLEDs和光源板多颗均布技术如图1所示，每颗芯片上的红点是LED工作时的发热标志，从中可见这块光源灯板的均布技术使发热点分散，每颗灯珠间的空间有利于自身散热。

塑包铝散热器隔离技术简单好用

技术创新的高导热塑料包铝散热器在灯具内的使用使隔离技术简单而好用。

塑包铝散热器是一种导热塑料外壳铝芯的散热器。导热塑料与铝散热芯在注塑机上一次成型，适合大批量自动化生产，铝散热芯做埋件，需要预先进行机械加工。LED灯珠的热量通过铝散热芯快速传导给导热塑料，导热塑料利用它的多翼形成空气对流散热，利用它的表面辐射部分热量。塑包铝散热器一股利用导热塑料本来的颜色白色和黑色，黑色塑料的塑包铝散热器的辐射散热效果更好一点（图2）。正是塑包铝散热器简单而好用的解决了LED照明灯具内部的高低电压的隔离。

非隔离恒流驱动电源已成主流

基于HVLEDs光源降低了发热，塑包铝散热器简单地解决了LED灯具内的高低电压隔离。驱动电源的选择就以恒流精度、电源效率、功率因数的补偿（PFC）为主考虑，隔离的开关叵流电源因使用变压器而总体效率一股在70-88%，功率因数补偿小于0.9：非隔离的恒流电源恒流精度可达3-5%，功率因数补偿大于0.9，电源效率大于92%，因此成为LED照明灯具的首选。非隔离的恒流电源有非隔离的开关恒流电源和高压线性恒流电源二种。

1）非隔离开关恒流驱动电源

非隔离开关恒流驱动电源芯片的设计已经高度集成化了，将LED驱动电源需要的功能，如宽电压输入高精度恒流输出、过流保护、过压保护、LED短路和开路保护、CS电阻短路保护、芯片供电欠压保护等必须的功能已集成在其中，功率输出的MOS管和恒流控制都集成在一个芯片上了，应用电路十分简洁，周边零件一般可控制在15个以下，也就是为终端客户有效的控制材料成本和生产成本。

如图3所示使用非隔离的开关恒流源芯片BP2831A设计的5W LED球泡灯电源，输出DC80V、60mA，整个电路应用的元器件连主芯片共计15个，电源效率在AC220V、满载时达92%，电源可过EMc测试。图4是该电源的实物照片，PCB的直径小至φ18mm。

2）高压线性恒流驱动电源

高压线性恒流驱动电源芯片能在650V高压下工作，它的应用电路是Buck电路，它工作电路中没有变压器、电感器和电解电容器，它可以与LED灯珠、整流桥堆一起表贴在灯板的同一面上，适合于自动化大批量生产。

图5是三段驱动的MT7605高压线性恒流驱动电源。MT7605可以驱动多达三段串联的LED灯串，在输入电压变化时，根据美芯晟科技的专利算法，自动随时间改变接入的LED串数，最大优化了效率，且切换点无需外部设置，简化了系统设计。和单串LED线性驱动相比，在整个交流周期内，增加了LED被点亮的时间，从而提高了LED的利用率并且改善功率因数，使得PFC高达0.99，THD小于15%。采用平均电流技术，使整个灯板的LED灯珠保持亮度一致，在整个点亮过程中始终只有一个高压MOsq-作，实现了真真的省电。

led驱动电源篇8

关键词：LED；光源；驱动器；调光；高亮度LED

LED应用像早晨太阳

如果说在低迷的半导体产业中还有一些亮点，LED光源及其驱动器可以算做一个了。尤其在2008年的北京奥运中，光彩夺目的LED灯光秀让全世界都叹为观止，可谓将中国的LED显示技术划下一个完美的惊叹号。

最近几年是LED发展的生长期，主要有几大类应用：1，LED照明应用正如早晨六七点钟的太阳徐徐升起。LED灯具有绿色、节能、长寿命的特点，户外照明的动力来源于政府的节能及环保政策，广告灯饰来自企业买单，因此需求数量庞大，发展可观；室内照明作为千家万户都需要的海量产品，随着LED成本的进一步降低，潜力巨大。2，LED背光应用涉及到从人们日常应用的手机、MP3、NB(笔记本电脑)等便携式产品，到电视等大型消费电子的LCD屏。3，LED汽车照明，主要是车前后灯应用，尤其是高能效汽车的兴起，使之升温。除此之外，还有工业照明、照相机闪光灯等特殊应用。

因此，隶属半导体产业的LED光源及其驱动IC技术发展迅猛。目前全球白光LED光源专利主要掌握厂商为日本的Nichia、TG，美国的Cree及欧洲的Philip和欧司朗。LED产业也不知不觉间进入了我们的视野，成就了很多新厂商，例如Lighthouse(兆光科技)成立只有11年，已经成为垒球领先的LED显示屏供应商，我国LED显示屏制造商北京利亚德(Leyard)为北京奥运会开幕式的画卷搭配了台湾省聚积科技57万块驱动芯片-MB15030，韩国Seoul半导体、Diodes Zetex(注：Diodes收购了Zetex)、Leadis等公司也日益壮大。

“中国的LED市场目前看来还是比较分散，主要集中在标识、信号、移动以及照明应用方面。中国的LED市场份额还比较小，但是在过去几年保持了非常快的增长速度。”道康宁电子产品工业部光学材料全球市场总监Billy Han说，“LED行业的发展相当迅速，特别是在照明领域，而成本的竞争力是非常重要的。鉴于此，预计中国的LED行业将会继续保持高于行业平均的增长速度。”

照明的四个驱动力

・环保节能

LED照明是LED最主要的应用之一。LED照明拥有极高的发光效率，相比传统的白炽灯提高了9-10倍，是传统节能灯的2倍，高压钠灯的1.5倍。“传统的钨丝灯、高放电电流灯泡(HID)和冷阴极萤光灯(CCFL)将会被淘汰，取而代之的是能耗较低、公害较少的LED灯。”美国国家半导体(NS)中国区业务总经理何贤斌指出。因为LED不含任何危险材料，不像CFL在其灯管内部存在有毒的汞蒸气，可谓“绿色环保”。

美国能源部指出：照明所消耗的能量占美国年发电量的22％，因此LED的节能作用颇具意义。LED照明的广泛使用将使此项能耗下降50％。如果客观地考虑到这一点，那么到2027年，LED照明所实现的年度能耗减少量将相当于5亿桶石油，同时还减少了二氧化碳的排放量。

・LED光输出

高功率LED的光输出已经实现了具有重要里程碑意义的100流明／瓦，有的制造商甚至声称其LED光输出达到了120流明／瓦。这意味着就能量效率而言，LED如今已经超越了CFL(其光输出为80流明／瓦)。据预测，到2012年，LED的光输出将达到150流明／瓦。

・LED成本下降

“价格是一个关键的因素，特别是在中国市场。”Diodes Zetex公司亚太区技术市场总监梁后权说。Intersil工业和通信电源部市场行销经理Robert L.Lucas说，目前照明用单LED每个2美元，相比之下，LED的驱动价格倒显得不贵。如果有机会使LED的价格大幅下调的话，LED普及问题可以迎刃而解。Power Integrations公司(简称PI)对此也有同感，市场营销副总裁Doug Bailey.认为普通LED照明市场所面临的主要障碍是，还无法证明其整体拥有成本(TCO)与其他照明产品(白炽灯、卤素灯、LFL／CFL等)相比具有竞争优势。如果你的产品具有非常长的使用寿命(35-50-100K小时)并采用高效驱动器的话，那么问题就解决。效率高出10％、使用寿命为50K小时的10W LED驱动器可以节省10美元的电费。节省的这笔费用可以降低TCO，从而使LED灯的优势凸现出来。

不过，“LED照明的成本下降得非常快。”凌力尔特公司电源产品部产品市场主管Tony Armstrong举例说，“Polybrite公司(一家采用LED技术的照明产品领先供应商)指出：在过去的12个月里，个别白光二极管(某些已被LED灯泡所采用并占据其大部分成本)的价格已经从8美元降至1.50美元。他们进一步预测，在2009年，用LED灯泡替换白炽灯泡的价位将为消费者所接受。”

・应用升温

LED的应用以照明和背光为主，除此之外，还有汽车车灯等应用。

其中，广告灯饰用大型LED显示屏增速最快。据DIGlTIMES的预估，大型LED显示屏用LED产值2008年至2010年分别为11.8亿、16.4亿、23.2亿美元，年增长率分别为34.1％、39％、41.5％，可谓是LED众应用领域当中增幅最显著的产品。

“车载LED照明、户外景观照明和便携产品应用的小尺寸LED背光已经是相对成熟的LED应用领域”，德州仪器(TI)电源产品亚太市场开发部市场营销经理林志彦说，“LED照明市场刚刚起步，将有更大的开拓空间。因此TI从2008年下半年开始部署亚洲LED照明市场。”

高亮LED及驱动技术动向

高亮度LED(HB LED)成为2009年的热门话题，近来在各个领域得到了广泛应用，其中包括LCD背光模组、汽车照明、普通照明以及半导体照明，这些应用使得高亮度LED未来5年的成长前景相当乐观。“我们估计年均复合增长率为20％。”道康宁的Billy说。

高亮度(HB)LED的最新趋势是大功率、更高的流明／瓦特，以及更高的光电效率。Diodes Zetex公司梁后权解释说，白光或暖白光高亮度LED是室内照明的最佳选择，而RGB高亮度LED则适用于装饰及情调照明。高亮度LED的另一个市场是汽车的车头及车尾灯。虽然HID灯及传统的电灯泡仍然主导该市场，不过高亮度LED应用拥有更好色

温及更长使用寿命的优点，所以逐渐在中国普及起来。

众所周知，高亮度LED系统的热性能是设计人员的重要考虑。这是由于LED应用与一般灯泡及低强度的3或5mm轴向LED不同，它所产生的热量非常低。灯泡也会产生大量热能，但这并不会构成任何问题。但是，高亮度LED产生过多热度时，热能需要在最短时间内散去，以避免对LED造成损害。因此，从设计的角度来讲，系统的热量问题是一项重大的挑战。梁后权说：“Diodes Zetex的高亮度LED驱动器的操作温度可维持于世界级的125℃。凭藉此优势，整体系统的可靠性能够在高操作温度下提升。这个特性是照明系统一特别是高亮度LED照明系统的必要条件。”

由于高亮度LED的使用寿命长达5万小时，所以高亮度LED系统设计人员一直都需要寻求可靠的设计。系统的具体考虑包括光电效率、流明／瓦特、色温漂移、光强度随时日衰减的情况，以及封装的热阻性。此外，设计人员也一直寻求高正向电压、高色温及高强度的高亮度LED。这些参数对系统的可视功能发挥着重大的作用。市场需要的LED驱动器需拥有细小、低热阻的封装，并具有高可靠性、高效率，还有良好的LED调光功能，如高调光比的PWM及DC调光功能。

另一项挑战可说是系统的光学设计，因为这涉及各种各样的参数，例如外壳、透镜及反射镜的用料及设计，甚至是LED的观看角度。系统的整体效率则是最终的考验。低效率的系统会造成很多问题，例如过热、缩短使用寿命、降低可靠性，更严重的问题是周边温度上升，使高亮度LED的光衰弱加深。因此，这为LED驱动器厂商提出了挑战。Diodes Zetex称能够帮助设计人员克服这些问题，包括提供评估板、应用及设计资料、模拟模型和Excel计算器，并由应用工程人员为客户提供协助，可显著缩减设计周期。

亮度调节方面需要微控制器驱动器。因为高级LED灯具设备需要通过控制LED的电流和实时监测设备的智能驱动电子技术来实现。因为LED本身并不能像传统白炽灯和荧光灯一样发出高亮度的白光。并且当今绝大多数基于LED的设备要求实现能够随时间而变化的光线输出。这些特性和要求给很多照明制造厂商带来困扰。“Cypress可以提供特殊的方案帮助解决这些问题，”Cypress高级产品营销经理Brian Moody说，“使用我们的软件设计人员可以轻松编写程序，确保LED保持精准的颜色和强度输出。”

DCLED光源及其驱动Ic的设计、生产技术都已日益完善，价格呈每年20％-30％的下降，为LED灯具的广泛应用创造了良好的氛围。华润矽威科技有限公司的高工颜重光介绍道，AC LED还是刚刚起步的新产品，性能还需要完善，目前的价格离民用水平还有很大差距，可能还要几年的时间才能达到今天DC LED的水平。不过，很多驱动器厂家没有考虑做DC LED。对此，Intersil的Robert解释说，Seoul半导体等公司采用AC LED的原因是该公司也同时做LED光源，因此直接做用AC驱动LED的方案。但大部分独立的Ic厂商仍然采用直流的驱动器方案，好处是AC和DC隔离开来，这样可以起到保护LED消费端的作用。例如，Intersil的方案能支持110～220V交流电，最高耐压可达277V。

照明用单LED驱动器将保持增长势头

由于LED驱动器需要集成到单个灯体中，PI公司认为对LED驱动器的主要要求如下：

・效率更高，以降低灯内的功率耗散并使LED驱动器能够在可接受的温度下进行工作；

・具备功率因数校正电路，以满足新出台的能源之星规范；

・外形尺寸小，以便装入灯壳内；

・优先采用隔离式设计方案，更容易符合安全要求；

・在现行要求下，普通照明用单LED芯片将继续保持增长势头(使得LED灯更难满足高能效要求)。

不过，中国虽然目前的LED设计活动非常活跃。但大部分的设计活动是针对欧美市场的，并非针对本国市场。

部分LED驱动器、调光及材料方案

安森美：多样的LED驱动器及调光芯片

“每瓦流明数不断提升的LED技术在2009年将继续向前推进，恒流驱动架构是驱动LED的关键。”安森美半导体亚太区电源管理部市场推广经理蒋家亮说，“此外，要实现强固的LED驱动产品，需要采用系统导向的方法，考虑光源、电源转换、LED控制和驱动、散热和光学等多种因素。”

安森美专注于运用低电压和高电压技术，以及在电源管理方面的专长，不断推出领先的技术和产品，例如CAT3224驱动器是业界首款4A单芯片LED驱动器，为基于超级电容的LED相机闪光和工业应用提供高强度LED闪光能力，在这些应用中LED被用于替代氙气闪光。

该公司的LED驱动电源方案满足从高压离线型AC-DC开关电源到宽输入范围的中等电压LED电源，以及便携产品背光和闪光驱动应用的广泛需求。例如离线式PWM开关稳压器NCP1014／1028，含集成的700V高压MOSFET，具有输出开路电压钳位、采用频率抖动减少电磁干扰(EMI)信号以及内置热关闭保护等特性，适合于LED镇流器、建筑物照明、显示器背光、标志和通道照明及作业灯等应用。或替代E27／GU10灯。

TI：整套LED供电方案

目前LED照明产品设计上面临的最大问题就是LED供电电路的稳定性和可靠性，由于终端厂商采用一些廉价器件，常常导致终端产品的稳定性下降、照明寿命缩短。户外照明中，高温、寒冷等恶劣环境的影响也对LED供电的稳定性提出了更高的要求。而TI提供的整体LED照明供电参考设计在可靠性方面较有特点。TI的优势在于，不是只给客户提供一个单独的芯片，而是为客户提供一个可以直接应用的设计参考，是一个整体的LED供电解决方案，这样客户在开发新产品上的时间就大大缩短了。

日前，德州仪器(TI)最新推出高功率DC／DC升压LED驱动器(TPS61500)、高压DC／DC升压转换器(TPS61175)及降压DC／DC转换器(TPS62110)三款新型电源管理芯片。这三款产品可支持高达18V的输入电压并具有较小的电压基准，有助于改进LED电路设计。

华润矽威：将推出E27灯方案

华润矽威在2006年已量产LED驱动IC。PT4115、PT4107已被国内外客户用于大批量生产各种LED灯具。2008年起向客户提供可直接用于LED灯具生产的MR16、LED日光灯、LED吸顶灯等方案的DEMO板、BOM、PCB板图；2009年推出可直接用于E27 LED灯具生产方案的DEMO板、BOM、PCB板图；还有不少新

的系统应用方案在设计中，如LED路灯、太阳能LED灯等。

聚积科技：首款内建16位PWM的LIED驱动器

MB15030号称是业内第一款内建16位元PWM的智能型LED驱动芯片，可建立最高达65，536种灰阶应用的全彩显示屏，足以提供较宽影像处理能力，符合高阶的LED显示屏对于色彩表现、灰阶表现的高规格要求。此外，MB15030改善传统PWM的功能，将一个影像导通的时间分散成数个较短的导通时间，以增加整体的视觉更新率，最高可达7680Hz(@GCLK=SMHz)，能够让高速摄影机在拍摄时不闪烁地捕捉画面。

PI：可靠性和集成度高

该公司IC可靠性较高，其失效率(FIT)约为1。PI的电源IC采用开／关或多模式控制，能提高驱动器的能效水平。此外，PI产品还可减少对外部元件数量的要求，从而延长驱动器的平均无故障时间(MTBF)。只使用15个外部元件完全可以设计出350mA，12V的LED驱动器。

ST：太阳能LED街灯

ST在今年2月深圳展出了太阳能LED(Solar LED)街灯，并在与合作伙伴共同推广。整体方案由两个模块构成：一个85W太阳能充电器和一个25W发光二极管驱动器，节能并提高照明效果。

NS：RGB背光手机屏

NS推出了新技术一RGB(红绿蓝)背光驱动，代替通常的手机白光驱动。据NS公司亚太区电源产品市场总监黄汉基介绍，白光背光的缺点是没法做到纯白，这样图像颜色就不够真实。而RGB的好处是能够达到100％色域，可以让图像更加的明亮。而且能保证在任何状况下达到比较稳定的效果(如图1)。另外，白光驱动还有较大的能耗；但RGB加上高性能滤波器后，能达到良好的节能效果(如图2)。

道康宁：硅基密封材料

作为LED行业重要的技术目标，光输出率是极为重要的。道康宁认为硅基密封材料具有巨大的潜力，因为其更高的折射率(>1.5RI)，因此对于推广LED在高性能领域的应用有着极其重要的作用。