環(huán)保LED新能源論文

　　我們研究了基本的LED光源和驅(qū)動(dòng)方式。介紹了一些簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式，例如電壓源/限流電阻的方式和線性穩(wěn)壓電源方式，但LED光源的功率需求和復(fù)雜程度的不斷增加，使得這些簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式已經(jīng)不在能滿足要求。這樣就需要一種更加高級(jí)開(kāi)關(guān)模式的LED驅(qū)動(dòng)。

　　那到底我們選擇用什么樣的開(kāi)關(guān)方式呢？

　　我們將探討為什么開(kāi)關(guān)模式的LED驅(qū)動(dòng)用恒流降壓電路表現(xiàn)最好，或者換種說(shuō)法，為什么要用降壓模式？

　　隨著LED的廣泛應(yīng)用，在很多地方線性電源這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足需求。一般情況下，當(dāng)用電阻的方式設(shè)定LED所需的正向電流的時(shí)候，這種簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式可以連續(xù)的由電源向負(fù)載提供能量。由于LED的電流與電阻上的相同，所以電阻上產(chǎn)生的功耗會(huì)隨輸入電壓的增加而增加。

　　例如，一個(gè)用線性電源驅(qū)動(dòng)的LED，效率為70%，用5V線性電源提供1A電流給一個(gè)典型的白光InGaN LED (VF =3.5V)。在相同的工作條件下，當(dāng)輸入電壓上升到12V時(shí)，它的效率將會(huì)降到30%。在如此低效率的情況下是無(wú)法應(yīng)用的。 開(kāi)關(guān)電源 開(kāi)關(guān)電源改善了由于輸入變化使得效率變化比較大的問(wèn)題。這種方式是通過(guò)控制占空比的方式來(lái)滿足輸出所需要的電壓或電流。

　　由于開(kāi)關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生脈沖式的電壓和電流，所以這就需要用一些儲(chǔ)能器件(電感或電容)對(duì)這些脈沖波形進(jìn)行整形。和線性電源相反，開(kāi)關(guān)電源可以通過(guò)不同的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)電流或電壓的降、升或者同時(shí)升降的功能。開(kāi)關(guān)電源同樣可以在寬的輸入或輸出范圍下實(shí)現(xiàn)高效率。在前面的例子中，用一個(gè)降壓型的開(kāi)關(guān)電源取代線性電源后，當(dāng)輸入電壓由5V變到12V后，電路的效率由95%變到98%。 開(kāi)關(guān)電源在效率和結(jié)構(gòu)的靈活性上得到了很大的提升，但由于周期性的開(kāi)關(guān)造成了噪聲的增加，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜使得電路的可靠性下降和成本的上升。恒流型LED電路可以被簡(jiǎn)單的認(rèn)為是一個(gè)恒流源。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)該考慮最少的外部原件和最好的性能為標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以提高電路的穩(wěn)定性和減少成本。鑒于LED的動(dòng)態(tài)調(diào)光特性好，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮使這種特性能夠方便應(yīng)用。幸運(yùn)的是，基本降壓開(kāi)關(guān)電路在實(shí)現(xiàn)這些特性的時(shí)候表現(xiàn)的非常好，所以LED驅(qū)動(dòng)一般選擇降壓型開(kāi)關(guān)電源。 恒流輸出級(jí) 開(kāi)關(guān)調(diào)整器最常用的是電壓調(diào)整器。圖1a為一種基本恒壓型降壓調(diào)整器。降壓控制器可以在輸入電壓變化的情況下，通過(guò)控制占空比或頻率的變化使輸出電壓保持恒定。輸出所需的電壓由下面的公式計(jì)算得到(Eq.1)圖1a：基本降壓型電壓調(diào)整器 電感L用來(lái)設(shè)置電感電流紋波的峰-峰值ΔIpp的大小，電容Co用來(lái)設(shè)置輸出電壓紋波和輸出電壓的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。在這種降壓型逆變器中電感的平均電流等于負(fù)載電流，因此我們可以通過(guò)控制電感電流紋波的峰-峰值來(lái)控制負(fù)載電流。這樣可以使電壓源控制的方式轉(zhuǎn)換成電流源控制的方式。圖1b為一種基本電流型降壓調(diào)整器。與恒壓型相似，恒流型降壓調(diào)整器可以在輸入電壓變化的情況下