LED驱动器知识概论
LED驱动器是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED PN结的导通特性决定,它能适应的电源的电压和电流变动范围十分狭窄,稍许偏离就可能无法点亮LED或者发光效率严重降低,或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适合直接供给LED,LED驱动器就是这种可以驱使LED在最佳电压或电流状态下工作的电子组件。
由于LED应用几乎遍及电子学应用的各个领域,其发光强度,光色以及通断控制等变化几乎是无法预估的,所以LED驱动器也就成为几乎是一对一的伺服器件,使这个器件家族成员变得五花八门。最简单的LED驱动器(如果能这样称呼它的话)可能就是一个或几个串并联的阻容元件在回路中分流分压,它根本不成其为一个独立的产品。而对于要求提供稳定的恒流恒压输出的更普遍的商业应用,则形成了一系列有精确的电源调整能力的系统解决方案。实现这些解决方案,通常需要比较复杂的电路设计,其核心是LED驱动IC的集成化应用。通过在LED驱动IC外围设置不同的支持电路,构建针对不同的LED应用解决方案,小到手机显示屏背光和按键灯光驱动,大到大功率LED路灯和大型户外LED显示屏等。
比较通用的大功率LED驱动器设计和供应,一般都由专业公司担当。这些公司将其二次封装成模块后供应给LED终端应用产品制造商。而不太通用的LED终端应用产品的驱动设计,可能需要自己动手设计。它成为这个LED终端应用产品独具技术含量的重要组成部分。因为作为封装产品的LED在上游,其技术性能已经固化在LED产品中,而打造独具特色的终端LED应用产品,对光源而言除了在LED驱动功能上下功夫之处,其它还可以打拼的地方已经不多了。
由于LED驱动器在LED应用产品上的独到重要性和广泛的用户需求,使得作为LED驱动器的心脏部件的LED驱动IC成了整个技术环节中的关键元素。促使很多生产商,其中不乏上市公司,以LED驱动作为其主营产品,向下游产业大量供应LED驱动IC,如杭州士兰微、深圳泉芯电子、深圳光华源科技、深圳国微电子、华润矽威科技,台湾地区的点晶科技、聚积科技、广鹏科技、台晶科技、飞虹、茂达、圆创等等。在这领域的具有行业领袖风范的美国厂商也不少,如美国国家半导体公司、美信、德州仪器、安森美、凌特公司、飞兆半导体等等。
本文由
LED商务网(www.ledb2b.cn)文编撰写,因并非专业人士,深知谬误诸多而又无力自勘,所以敬请网络同仁引用自当谨慎,以防以讹传讹。以下是网络上发表的采用分立元件设计LED驱动器的常见技术方案,可满足对驱动要求不太高的应用场合,对LED驱动器原理的入门了解有帮助。
1、LED采用全部串联方式
要求LED驱动器输出较高的电压。当LED的一致性差别较大时,分配在不同的LED两端电压不同,通过每颗LED的电流相同,LED的亮度一致。
当某一颗LED品质不良短路时,如果采用稳压式驱动(如常用的阻容降压方式),由于驱动器输出电压不变,那么分配在剩余的LED两端电压将升高,驱动器输出电流将增大,导致容易损坏余下所有LED。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,不影响余下所有LED正常工作。
当某一颗LED品质不良断开后,串联在一起的LED将全部不亮。解决的办法是在每个LED两端并联一个齐纳管,当然齐纳管的导通电压需要比LED的导通电压高,否则LED就不亮了。
2、LED采用全部并联方式
要求LED驱动器输出较大的电流,负载电压较低。分配在所有LED两端电压相同,当LED的一致性差别较大时,而通过每颗LED的电流不一致,LED的亮度也不同。可挑选一致性较好的LED,适合用于电源电压较低的产品(如太阳能或电池供电)。
当某一个颗LED品质不良断开时,如果采用稳压式LED驱动(例如稳压式开关电源),驱动器输出电流将减小,而不影响余下所有LED正常工作。如果是采用恒流式LED驱动,由于驱动器输出电流保持不变,分配在余下LED电流将增大,导致容易损坏所有LED。解决办法是尽量多并联LED,当断开某一颗LED时,分配在余下LED电流不大,不至于影响余下LED正常工作。所以功率型LED做并联负载时,不宜选用恒流式驱动器。
当某一颗LED品质不良短路时,那么所有的LED将不亮,但如果并联LED数量较多,通过短路的LED电流较大,足以将短路的LED烧成断路。
3、LED采用混联方式
在需要使用比较多LED的产品中,如果将所有LED串联,将需要LED驱动器输出较高的电压。如果将所有LED并联,则需要LED驱动器输出较大的电流。将所有LED串联或并联,不但限制着LED的使用量,而且并联LED负载电流较大,驱动器的成本也会大增。解决办法是采用混联方式。
串并联的LED数量平均分配,分配在一串LED上的电压相同,通过同一串每颗LED上的电流也基本相同,LED亮度一致。同时通过每串LED的电流也相近。
当某一串联
LED上有一颗品质不良短路时,不管采用稳压式驱动还是恒流式驱动,这串LED相当于少了一颗LED,通过这串LED的电流将大增,很容易就会损坏这串LED。大电流通过损坏的这串LED后,由于通过的电流较大,多表现为断路。断开一串LED后,如果采用稳压式驱动,驱动器输出电流将减小,而不影响余下所有LED正常工作。
如果是采用恒流式LED驱动,由于驱动器输出电流保持不变,分配在余下LED电流将增大,导致容易损坏所有LED。解决办法是尽量多并联LED,当断开某一颗LED时,分配在余下LED电流不大,不至于影响余下LED正常工作。
混联方式还有另一种接法,即是将LED平均分配后,分组并联,再将每组串联一起。
当有一颗LED品质不良短路时,不管采用稳压式驱动还是恒流式驱动,并联在这一路的LED将全部不亮,如果是采用恒流式LED驱动,由于驱动器输出电流保持不变,除了并联在短路LED的这一并联支路外,其余的LED正常工作。假设并联的LED数量较多,驱动器的驱动电流较大,通过这颗短路的LED电流将增大,大电流通过这颗短路的LED后,很容易就变成断路。由于并联的LED较多,断开一颗LED的这一并联支路,平均分配电流不大,依然可以正常工作,哪么整个LED灯,仅有一颗LED不亮。
如果采用稳压式驱动,LED品质不良短路瞬间,负载相当少并联LED一路,加在其余LED上的电压增高,驱动器输出电流将大增,极有可能立刻损坏所有LED,幸运的话,只将这颗短路的LED烧成断路,驱动器输出电流将恢复正常,由于并联的LED较多,断开一颗LED的这一并联支路,平均分配电流不大,依然可以正常工作,哪么整个LED灯,也仅有一颗LED不亮。
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