LED被公認為是綠色的第四代光源,是一種固體冷光源,具有高效、壽命長、安全環(huán)保、體積小、高可靠性、響應速度快等諸多優(yōu)點。目前達到同樣的照明效果,LED的耗電量大約是白熾燈的1/10,熒光燈的1/2 。LED驅(qū)動電路對LED來說至關重要,而LED調(diào)光控制可以節(jié)能,高亮度白光LED的驅(qū)動和調(diào)光是近年來研究的熱點。本文在這方面進行了研究,針對現(xiàn)有電路的不足,設計了一款新穎的帶有調(diào)光功能的LED燈驅(qū)動電路。
LED的特性
LED的理論光效為300 lm/W。目前實驗室水平達260 lm/W,市場化水平在120 lm/W以上。高亮度LED的一般導通電壓約為3.0~4.3V,其核心是PN結,其 伏安特性與普通二極管相同。其電流電壓關系如式(1):
式中,VF為二極管正向電壓,I0是反向飽和電流,為定值,q為電子電荷1.6&TImes;1019,k為波爾茲曼常數(shù),大小為1.38&TImes;10-23,T是熱力學溫度,常數(shù)β近似取2。當加在LED上的電壓小于其導通電壓時,LED上幾乎沒有電流通過。但當LED導通后,其正向電流隨正向電壓按指數(shù)規(guī)律變化, 很小的電壓波動就會引起很大的電流變化。在導通區(qū)電壓從額定值的80%上升到100%時,電流則從其額定值的0%上升到100%。
圖1為某種LED相對光通量和其正向電流IF的關系,其他種類的大功率LED光通量與正向電流的關系與此雖有差異,但是差別非常小。圖中可以看出, 當白光LED正向電流大于某一值時白光LED才能有效地發(fā)光,LED的光通量和其正向電流成正比的關系,因此可以通過控制LED的正向電流來控制其發(fā)光亮度。LED若采用恒壓源驅(qū)動,很小的電壓變化將引起很大的電流變化,因此恒壓驅(qū)動只適用于要求不高的小功率場合下,在要求高的場合和大功率場合下LED都要采用恒流驅(qū)動。
研究表明,LED發(fā)光亮度隨工作時間下降,亮度下降后光效隨電流的增加而減少,LED的亮度與驅(qū)動電流成飽和關系。LED的電流達到其額定電流的70%~80%后,很大比例的電流轉(zhuǎn)化成了熱能,因此LED的驅(qū)動電流宜為工作電流額定電流的70%~80%。