LED可控恒流源驱动系统设计[1]

　　LED作为第三代照明光源， 具有工作电压低， 耗电量小， 发光效率高、寿命长等优点.LED 是一个非线性器件， 当LED 导通时， 只要LED 上的电压发生微小变化,就会使电流过大导致LED 器件发热损坏.LED 的工作特性对其供电电源质量的依赖程度很大， 因此实现一个高质量的供电电源对提高LED 的照明质量、电能利用率、延长LED 的使用寿命有着重要的意义.供电电源的稳定性主要取决于LED 驱动电路设计， 恒流源驱动是最佳的LED 驱动方式， 采用恒流源驱动， LED 上流过的电流将不受电压、环境温度变化， 以及LED 参数离散性的影响， 从而能保持电流恒定， 充分发挥LED 的各种优良特性.目前广泛采用的恒流源有两种形式： 一种是线性电源改进型恒流源， 另一种是开关电源式恒流源.线性电源改进型恒流源的线性损耗大， 适用范围小; 开关电源式恒流源的可靠性较差， 适应范围小， 而且成本高.因此,经济实用、性能可靠的数控恒流源就得到了广泛的应用.本文针对小功率LED 在现有照明系统中驱动方式存在的一些不足， 设计了一种高效的驱动系统， 提出了一种相应的新型驱动系统。

　　1 LED 特性

　　1.1 LED 伏安特性

　　LED 伏安特性的数学模型可以表示为

　　IF=V+RS+△VF/△T ( T-25℃ ) (1)

　　式中,V 是LED 启动电压;RS 表示伏安曲线斜率;IF 表示LED 正向电流;T 表示环境温度;△VF/△T 是LED 正向电压的温度系数,对于大多数LED 而言,它的典型值为-2V/℃.从LED 的数学模型看,在一定的环境温度条件下LED 在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED 电流的很大变化。

　　1.2 LED 温度特性

　　LED 正向电流的大小是随温度变化而变化的, 白光LED 的工作电流一般在200mA 左右,当环境温度一旦超过50℃,白光LED 的容许正向电流会幅度降低而达不到正常发光亮度所需的工作电流,在此情况下如果仍旧施加大电流,很容易使白光LED 老化。

　　1.3 LED 光学

　　光源的光通量是指单位时间内通过4π 立体角的可见光能量.白光LED 电流与光通量的关系如图1所示,随着电流的增加, LED 的光通量非线性增加,并逐渐趋于饱和.其原因主要是因为随着电流及时间的增大,大功率LED 内部温度上升,发生在P/N 结结区的载流子复合几率下降,造成LED 发光效率降低。