选择和设计LED驱动的几点关键

关于LED驱动电源，在选择和设计上都有很多需要注意的问题，只有掌握了选择和设计的几个关键点，才能更好的进设计。

　　LED驱动IC特点与选择

　　问：LED驱动必须用专用LED驱动IC吗？与普通IC相比有何优缺点呢？

　　答：LED驱动专用IC的优点是Vin宽、输出电流大、恒流精度高、采用抖频可有效降低EMI。

　　LED驱动用恒流源主要是保证LED在发光的工作时间段光线亮度一致、不闪烁。低价手机用LDO来驱动背光的LED也是常用的，只是电源的利用率不高，好在大多手机设计锂电池电压降致3.3V时关机。LED照明灯具用LDO来驱动就不是好方法了，LDO不能恒流。

　　问：那么国产和外国LED驱动IC又该怎样选择？

　　答：LED驱动IC很多，性价比各不相同，关键看设计产品的目标价位是多少，如求竞争能力和较多利润，本土IC产品也不错。

　　LED驱动电源选择和设计问题

　　问：选择和设计LED驱动电源时要考虑哪些问题？

　　答：LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括市电、低压直流、高压直流、低压高频交流等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

　　根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑以下问题。

　　a.高可靠性特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。

　　b.高效率电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

　　c.驱动方式现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。怎样选择启动方式要根据实际需要。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。

　　d.浪涌保护LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。

　　e.其他要素，如，提高电源功率因数；增加LED温度负反馈功能；外部防护方面，要防水、防潮，外壳要耐晒；驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配；要符合安规和电磁兼容的要求。

　　LED驱动IC发展方向

　　讲解：照明用LED驱动IC发展方向

　　LED光源是一种长寿命光源，理论寿命可达50000小时，但是应用电路设计不合理、电路元器件选用不当、LED光源散热不好，都会影响它的使用寿命。特别是在应用电路里，作为AC/DC整流桥的输出滤波器的电解电容器，它的使用寿命在5000小时以下，这就成了制造长寿命LED灯具技术的拦路虎，设计生产可以在应用电路里省去电解电容器的新一代LED驱动IC是可行的解决方案。

　　此外，对新一代LED驱动IC的设计必须打破传统的DC/DC拓扑结构设计理念，如采用恒功率、不采用磁滞控制的降压型而采用定频定电流控制、解决使用卤素灯电子变压器所产生的灯源闪烁和多灯并联不亮问题等等；还必须解决LED驱动IC在多种应用电路中能过EMC、安规、CE、UL等认证；应用电路力求简洁、使用元器件少也是客户降低成本所梦寐以求，和市场竞争所必须的；隔离与非隔离的应用历来是商家在安全与效率之争焦点；提高PWM控制器的占空比等等。

　　0.5W-3W的LED光源与LED驱动IC集成在一个CMC封装内的新一代芯片已经小批量生产，显示LED驱动IC正在向高度集成化的多芯片CMC封装方向发展；可用交流电(AC)直接驱动发光的新一代、特殊拓扑结构ACLED光源生产技术的日趋成熟，将开创LED照明技术的又一新纪元。　隔离型与非隔离型驱动方案比较

　　问：目前在以市电为输入电源的LED驱动方案中，隔离型与非隔离型两种驱动方案相比较各自有何优缺点？如何选用？

　　答：总的来说，隔离型驱动安全但效率较低，非隔离型驱动效率较高，应按实际使用的要求来选隔离型还是非隔离型驱动。

　　就电路结构而言：目前的隔离型方案多是AC/DC的反激式(Flyback)电路方案，因此相对电路较复杂、成本较高。非隔离型基本是采用DC/DC的升压(Boost)或降压(Buck)电路，则相对电路较简单，因而成本也相对较低。

　　恒流精度：隔离型可以做到±5%以内，而非隔离型则很难做到。

　　在应用领域：目前在以市电为输入电源的LED灯具中(特别是驱动与光源一体的灯具)，本着安全第一的原则，基本已不再采用非隔离型方案。但也有例外，LED日光灯管由于受到结构和空间的制约，仍还用非隔离型方案。在低压供电的LED灯具中，以效率和成本优先的原则，非隔离型方案是最佳的选择。

　　AC直接驱动的LED技术

　　问：用AC直接驱动的LED技术是怎么回事？

　　答：ACLED光源是将一堆LED微小晶粒采用交错的矩阵式排列工艺均分为五串，ACLED晶粒串组成类似一个整流桥，整流桥的两端分别联接交流电源，另两端联接一串LED晶粒，交流电的正半周沿蓝色通路流动，3串LED晶粒发光，负半周沿绿色通路流动，又有3串LED晶粒发光，四个桥臂上的LED晶粒轮番发光，相对桥臂上的LED晶粒同时发光，中间一串LED晶粒因共用而一直在发光。在60Hz的交流电中会以每秒60次的频率轮替点亮。整流桥取得的直流是脉动直流，LED的发光也是闪动的，LED有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，因人眼对流动光点记忆是有惰性的，结果人眼对LED光源的发光+余辉的工作模式解读是连续在发光。LED有一半时间在工作，有一半时间在休息，因而发热得以减少40-20%。因此ACLED的使用寿命较DCLED长。

　　ACLED成熟的产品如首尔用于AC110C的AX3201、AX3211和用于220V的AX3221、AX3231。

　　工程师LED驱动电路设计问题解答

　　LED日光灯明暗不均如何解决？

　　问：23串12并，恒流电源，线路板上有明显的明暗不均现象，测得电压在3.02-3.08之间，单颗灯试，3.1v时暗区的电流为10-15ma亮区在20ma左右，请教这是怎么回事？

　　答：可能是PCB布线不好，活着铝基PCB板有漏电，可用分段割断的方法来寻找，只是比较费时罢了。0.06W的LED光源，理论工作电流是20mA，一般做灯具为防LED早衰，可设计在15-18mA。

　　PWM恒流LED驱动芯片设计日光灯电源问题。

　　问：最近在用一款PWM恒流LED驱动芯片做日光灯电源，出现以下问题：

　　a，恒流源不恒流，在输入80V-250V电压变化过程中，电流先增大，后减小，且变化范围比较大，电感换过很多个(电感都是自制，从500uH-3mH)，问题依旧

　　b，使用的MOS管是5N5001，测试DS两端电压，在输入150V左右时，数字万用表开始乱跳。

　　答：a.PWMLED驱动IC组成的LED日光灯电源方案在Vin小范围变化时，对于固定负载是恒流的。当Vin大幅度变化时它需要有一个响应时间，当线路设计不好或PCB板设计不好时，应当在Vin变化时，Iout也会有一定的变化。

　　b.用数字万用表测试DS电压是不合理的，如果想看该电压该用示波器看。

　　LED闪烁问题

　　问：驱动卤素灯的时候降低电压，卤素灯亮度降低，没其他变化。驱动LED时降低电压，LED在一定程度上会发生闪烁。为什么呢？

　　答：卤素灯是纯电阻负载，因此卤素灯电子变压器与其配合能很好的工作。而LED灯具是容性阻抗+感性阻抗的负载，卤素灯电子变压器接受LED灯负载时它输出的能力会大大下降，表现为输出电压由12V骤降至7V，如是8V启动的驱动IC即进入欠压保护状态，此时卤素灯电子变压器输出电压又升至12V，如此周而复始，使你见到LED灯在闪烁。解决方案是选用启动电压低于6V的驱动IC。　　水下灯应该如何设计？

　　问：水下灯应该如何设计？有哪些问题要注意？LED灯珠炸是不是由冲击电流造成的？如何解决？

　　答：从安全的角度来说，水下灯要求采用低压隔离供电，尽可能使用国际通用的AC36V以下电源，因此AC24V、AC12V都是可选用的标准电源。

　　长距离送电会造成电压下降，可增加铜线直径来补偿。此外，AC在线间传输比DC在线间传输损耗要小。

　　水底灯大多采用AC24V安全电源，因此完全可以选用Vin=6-30V、Iout=1.2A，系统应用零部件很少的PT4115来做驱动电源，它用四个肖特基二极管做整流桥，一个滤波储能电容器、一个输出电流设定电阻、一个续流肖特基二极管和一个续流电感器。

　　电网载荷瞬时突变会引起电流浪涌，可在电路上加保护器件来有效抑制。早期的9910IC都有“炸灯珠”毛病，需要靠应用电路来改进。

　　LED亮度不均问题

　　问：要做一款60W功率LED太阳能路灯，用两个12V的电池组串联储存太阳能(单个电池组放电电压在10.8-15V左右)，路灯的供电电压在21.6-30V之间。计划采用用2个分别可以驱动30W的驱动单元，采用两个6串5并的方式。驱动器选择可PWM调光的BUCK芯片。但是实际出现LED亮度不均问题，该问题怎么解决？

　　答：这是一个很典型的错误设计。Buck电路仅仅在LED串的正向电压低于电池电压时才能采用，而且必须要预留一定的电压富余量，否则即便Buck进入100%占空比状态也不能得到设定的电流。

　　其他建议者建议使用某种品牌的器件，可是我们知道架构的选择和品牌是没有关系的，这就像物理学的基本定律的正确与否与其提出者的国籍没有关系一样。

　　此设计的正确选择是采用Buck-Boost架构。Buck-Boost架构的最佳应用条件是输出电压在输入电压的变化范围之内，但超出范围以外时也一样可用，可以称为全能型架构。