从物理角度分析LED基本驱动照明电路设计

　　LED因其应用广泛，价格公道，而被业界广泛采用，不管是节日的装饰灯还是家庭使用的各种灯具要用到LED的驱动电路，因为它降低的能源的消耗，可长期稳定的工作，今天我就从一个实用的LED电路给大家延伸性的介绍LED照明驱动电路。

　　发光二极管(LED)因其具有高效、节能、寿命长、环保等特点，已成为现今照明技术的可选方案，并逐渐被应用于照明。促使人们关注LED照明技术的一个关键因素是，其大大降低了能源的消耗，并可实现长期可靠的工作。

　　本文先从采用恒流源的电路开始，本电路中的主要元件三极管，要求其耐压要400V以上，功率也要10W以上的大功率管，如MJE13003、MJE13005等，并且要加上散热片，滤波电容C容量为4.7uF，耐压要有400V以上，发光管电流的大小由R2调整决定，为方便调整可用可变电阻调整后再换上相同阻值的固定电阻，本电路可带发光管数量少则十几只，最多可达到90多只，虽然增加了一些成本，但使用效果要比只用电阻限流的电路好得多，即使电压波动较大，电路仍然能保持电流恒定不变，这对发光管的寿命是非常有利的，在此范围内的电流都能基本保持恒定不变。本电路使用发光管数量也不可太少，越少其效率也越低。本电路总耗电功率约6W。

　　在这里我顺便给大家讲讲LED采用并联接法好还是采用串联接法好?

　　LED采用并或串联接法，主要应该根据电源盒电路的形式及要求决定。

　　采用串联接法的电路，当其中一只LED断路时整串的LED都不亮;但当其中一只LED短路时其他LED都还能亮。采用并联接法的电路，当其中一只LED断路时其它的LED都还能亮;但当其中一只LED短路时则整个电路的电源将被短路，这样不仅其它的LED都不能正常工作，而且还有可能损坏电源。故相比之下还是串联接法的电路较有优势。

　　并联接法只需要在每个LED两端施加较低的电压，但需要利用镇流电阻或电流源来保证每个LED的亮度一致。如果流过每个LED的偏置电流大小不同，则它们的亮度也不同，从而导致整个光源亮度不均匀。然而，利用镇流电阻或电流源来保证LED的亮度一致将缩短电池的使用寿命。采用串联接法本质上可以很好保证流过每只LED电流的一致性，但要求电源电压要高。LED采用并联接法时，由于电路的总电流是各个LED电流之和，所以要求电源要能供给足够大的电流。

　　其实严格意义上并联或串联接法各有它们的优缺点。需要你在实用的予以考虑多方面因素。在实际运用中常采用串并联形成的LED阵列，这样可以克服或减小上述单个LED断路或短路造成整串LED不亮或对整个电路和电源的影响。所谓串并联就是先用少量LED串联再串镇流电阻组成一条支路，再将若干条支路并联组成 “支路组”。此外，还能采用串并串形式，就是在已组成的“支路组”的基础上，再将若干“支路组”串联构成整个灯具电路，此种接法不仅缩小了一只LED故障时的影响面，而且将镇流电阻化整为零，将几只大功率电阻变成几十只小功率电阻，由集中安装变成分散安装，这样既利于电阻散热，又可以将灯具设计的更紧凑。　　首先任何电路我们必须要考虑其电源驱动，通常驱动LED采用专用恒流源或者驱动芯片，容易受体积和成本等因素的限制，最经济实用的方法就是采用电容降压式电源。用它驱动小功率LED，具有不怕负载短路、电路简单等优点，而且一个电路能驱动1～70个小功率LED(但是，这种电源电路启动时的电流冲击，尤其是频繁启动，会给LED造成破坏。当然，采取适当的保护便可避免这种冲击，在这方面，可以采用安森美半导体的NUD4700 LED分流保护解决方案。在LED正常工作时，泄漏电流仅为近100 μA;而在遭遇瞬态或浪涌条件时，LED就会开路，这时NUD4700分流保护器所在的分流通道激活，所带来的压降仅为1.0 V，将带给电路的影响尽可能地减小。这器件采用节省空间的小型封装，设计用于1 W LED(额定电流为350 mA@ 3 V)，如果散热处理恰当，也支持大于1 A电流的操作。

　　电容降压式电源的典型电路如图

　　对驱动电路的检查，应该根据电路图仔细核对电路是否接错，特别注意检查整流桥(长脚的是正极输出，其对角是负极输出，另外两脚是交流输入)或整流二极管以及稳压二极管的极性是否正确(印有黑线或白线的一端是负极)，还有检查晶体三极管或稳压集成电路的三个电极是否错接等。

　　C1为降压电容器(采用金属化聚丙烯电容)，R1为C1提供放电回路。电容C1为整个电路提供恒定的工作电流。电容C2为电解电容，其耐压值取决于所串联的LED的个数(约为其总电压的1.5倍以上)，它的主要作用是抑制通电瞬间引起的电压突变，从而降低电压冲击对LED寿命的影响。R4为电容C2的泄流电阻，其阻值应随着LED个数的增加适当增加。

　　由于电容降压电源是一种非隔离式电源，在通电瞬间会产生很大的电流，也就是所谓的浪涌电流。此外，由于外界环境的影响(如雷击) 电网系统会侵入各种浪涌信号，有些浪涌会导致LED的损坏。所以，要提供热敏电阻保护，这个主要有负温度系数热敏电阻保护(NTC热敏电阻，NTC是 Negative Temperature Coefficient的缩写)和正温度系数热敏电阻保护(PTC(Positive Temperature Coefficient))然后有瞬态电压抑制器保护((Transient Voltage Suppressor)，简称TVS)

　　负温度系数意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，限制浪涌电流的最简单有效的方法是在线路输入端串联一只NTC热敏电阻

　　正温度系数电流通过PTC热敏电阻后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度又升高，周而复始。

　　瞬态电压抑制器主要用于对电路元件进行快速过压保护。当TVS管两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12s量级的速度将两极间的高阻抗变为很低的阻抗，吸收高能量的浪涌，将两极间的电压钳位于个预定值，保护电子线路中的元器件免受各种浪涌脉冲的冲击而损坏。

　　LED越来越受业界青睐，对于它的基本电路的研究希望能上一个更高的台阶，是的LED在能耗方面以及在可靠性和稳定上得到更大的提高。那么在今后将会有很大的应用市场。

编辑：BOBER