電子知識大全 LED應用的電源要求

led技術的最新突破使得人們能夠生產出可以輸出寬譜光的led，而不再僅僅是傳統的紅光和綠光的衍生物。因此用在產品中（照明和其他方面）的led的絕對數量正呈指數型增加。

從手電筒到汽車頭燈，再到lcd電視顯示器的背光照明，led的應用正在不斷拓展到新的領域。總之，led應用迅猛增長背後最主要的驅動力是led技術帶來的效率提公升（即每瓦耗能可以提供更高流明的照明輸出）。

電源要求

與以前的白熾燈相比，led有不同的電源要求。此外，根據功率等級和總體系統要求的不同，驅動led的最好解決方案也不同。

在傳統的照明解決方案中（如白熾燈照明），負載呈阻性。功耗以及相應的燈的亮度是加到燈上的電壓以及燈的電阻的函式（根據歐姆定律）。

光強會隨著輸入電壓的變化增強或減弱。以汽車頭燈為例，當引擎啟動時，電池的電壓較低，因此頭燈會變暗；一旦引擎開始運轉，電池的電壓會恢復，頭燈也隨之恢復標準亮度。

led的與傳統白熾燈有著根本的不同。led的亮度是通過調節led電流來控制的，而led負載的電阻則會隨著所加負載的不同而變化。led需要恆定的電流，而不是通過恆定電壓和電阻來保持恆定的亮度。

根據led的功率等級的不同，實現上述效果的方法也不同。

對於功率非常低的led，圖1所示的一種非常簡單的電路基本就夠用了。與r相比，led的有效電阻非常小，因此流過led的電流由v/r確定。它的缺點如下：

● 亮度是電壓的函式。v的變化實質上會改變電流，進而改變led的亮度。回到最初的汽車頭燈的例子——在引擎剛開始啟動時光依然會很弱。

● 這種解決方案無法利用led的效率優勢。因為與led的電阻相比，r非常大，大部分功率都消耗在r上。

大功率led

對於大功率led，為了將led的效率優勢最大限度地發揮出來，需要一種電流受控的解決方案。圖2給出了這種解決方案的乙個例項。

v·i晶元prm整流器和vtm電壓變換器用來提供穩定的電壓。為了使用prm和vtm給led供電，需要修改prm的工作方式以提供穩定的電流。這是通過採用電流放大器和補償器來實現的。

與常規方法相比，使用prm和vtm來提供恆定電流具有幾項優勢。在系統中採用vtm可實現負載點的電流倍增。根據下面的公式，vtm的輸出電流正比於它的輸入電流，比值是固定的匝數比k，iout = iin/k。

因此，在電流受控的應用中，可以通過檢測和控制vtm的輸入電流來控制它的輸出電流。檢測較低的電流需要較小的感測器，後者會消耗較少的功率並改善整體效率。同樣，高效率和高功率密度使得整個led系統體積小、溫度低，並將每瓦耗能所輸出的流明數達到最高。

一項重要的附加優勢是，流過led的電流（iout）不是輸入電壓的函式。因此，在我們的汽車頭燈的例子中，只要流過led的電流保持恆定，不管電池電壓是多少，led的亮度都將保持恆定。這是因為prm是乙個可以隨著v而改變的可變負電阻，從而提供了一種保持電流恆定的方法。

更為重要的是，prm的電阻是有效電阻，而不是真實電阻，這意味著功率損耗非常小，而且不是有效電阻值的函式。因此，大部分功率都消耗在led上，使得這個解決方案同它所使用的led一樣有效且高效。

這個解決方案的一些缺點包括其複雜度明顯比圖1所示的解決方案要高，因此它的正確實施需要更多的關注和控制。複雜度的增加也帶來了成本的提高，因此這個解決方案更加適用於大功率led，在大功率led中節省的功率（以及led執行中的電能成本）能夠更容易地彌補掉增加的成本和複雜度。

最後，對於led不同的電源要求，有從簡單到複雜的不同的解決方案可供使用。圖1所示的電阻型限流器簡單、成本低，但對大功率led而言它效率低，不適用。

圖2所示的可調節的電流源可以使效率和尺寸達到最佳，但它們需要更高的成本，並增加了複雜度。可調節的電流源提供了附加優勢，如不受輸入電壓波動影響，對總體系統目標而言這些附加優勢可能重要，也可能不重要。led電源的設計人員應該注意到可用於給led供電的不同方案以及整個系統的目標。