LED技术的最新突破使得人们能够生产出可以输出宽谱光的LED,而不再仅仅是传统的红光和绿光的衍生物。因此用在产品中(照明和其他方面)的LED的绝对数量正呈指数型增加。
从手电筒到汽车头灯,再到LCD电视显示器的背光照明,LED的应用正在不断拓展到新的领域。总之,LED应用迅猛增长背后最主要的驱动力是LED技术带来的效率提升(即每瓦耗能可以提供更高流明的照明输出)。
电源要求
与以前的白炽灯相比,LED有不同的电源要求。此外,根据功率等级和总体系统要求的不同,驱动LED的最好解决方案也不同。
在传统的照明解决方案中(如白炽灯照明),负载呈阻性。功耗以及相应的灯的亮度是加到灯上的电压以及灯的电阻的函数(根据欧姆定律)。
光强会随着输入电压的变化增强或减弱。以汽车头灯为例,当引擎启动时,电池的电压较低,因此头灯会变暗;一旦引擎开始运转,电池的电压会恢复,头灯也随之恢复标准亮度。
LED的与传统白炽灯有着根本的不同。LED的亮度是通过调节LED电流来控制的,而LED负载的电阻则会随着所加负载的不同而变化。LED需要恒定的电流,而不是通过恒定电压和电阻来保持恒定的亮度。根据LED的功率等级的不同,实现上述效果的方法也不同。
对于功率非常低的LED,图1所示的一种非常简单的电路基本就够用了。与R相比,LED的有效电阻非常小,因此流过LED的电流由V/R确定。它的缺点如下：
● 亮度是电压的函数。V的变化实质上会改变电流,进而改变LED的亮度。回到最初的汽车头灯的例子——在引擎刚开始启动时光依然会很弱。
● 这种解决方案无法利用LED的效率优势。因为与LED的电阻相比,R非常大,大部分功率都消耗在R上。
大功率LED
对于大功率LED,为了将LED的效率优势最大限度地发挥出来,需要一种电流受控的解决方案。图2给出了这种解决方案的一个实例。
V?I芯片PRM整流器和VTM电压变换器用来提供稳定的电压。为了使用PRM和VTM给LED供电,需要修改PRM的工作方式以提供稳定的电流。这是通过采用电流放大器和补偿器来实现的。
与常规方法相比,使用PRM和VTM来提供恒定电流具有几项优势。在系统中采用VTM可实现负载点的电流倍增。根据下面的公式,VTM的输出电流正比于它的输入电流,比值是固定的匝数比K,IOUT = IIN/K。
因此,在电流受控的应用中,可以通过检测和控制VTM的输入电流来控制它的输出电流。检测较低的电流需要较小的传感器,后者会消耗较少的功率并改善整体效率。同样,高效率和高功率密度使得整个LED系统体积小、温度低,并将每瓦耗能所输出的流明数达到最高。
一项重要的附加优势是,流过LED的电流(IOUT)不是输入电压的函数。因此,在我们的汽车头灯的例子中,只要流过LED的电流保持恒定,不管电池电压是多少,LED的亮度都将保持恒定。这是因为PRM是一个可以随着V而改变的可变负电阻,从而提供了一种保持电流恒定的方法。
更为重要的是,PRM的电阻是有效电阻,而不是真实电阻,这意味着功率损耗非常小,而且不是有效电阻值的函数。因此,大部分功率都消耗在LED上,使得这个解决方案同它所使用的LED一样有效且高效。
