LED防爆燈技術的新突破使人們能夠生產出可以輸出廣譜光的LED,而不是傳統(tǒng)的紅綠衍生物。因此,產品(照明等方面)使用的LED數(shù)量在增加,如指數(shù)。
從手電筒到汽車頭燈,再到背光液晶電視顯示器,LED 應用不斷擴展到新的領域。簡而言之,LED應用快速增長背后的主要驅動力是LED技術帶來的效率提升(即每瓦能耗可以提供更高流明的光輸出)。
電源要求
與之前的白熾燈相比,LED 具有不同的功率要求。驅動LED的良好解決方案也因功率水平和整體系統(tǒng)要求而異。
在傳統(tǒng)的照明解決方案(例如白熾燈)中,負載是電阻性的。功耗和相應的燈亮度是施加到燈上的電壓和燈電阻的函數(shù)(根據歐姆定律)。
發(fā)光強度隨著輸入電壓的變化而增加或減少。以汽車大燈為例,當發(fā)動機啟動時,電池電壓低,所以大燈變暗,當發(fā)動機開始運轉時,電池電壓恢復,大燈恢復正常亮度。
LED 與傳統(tǒng)的白熾燈有著根本的不同。 LED的亮度是通過調節(jié)LED電流來控制的,LED負載的阻值隨著負載的增加而變化。 LED 需要恒定電壓和恒定電流而不是電阻來保持恒定亮度。不同功率等級的LED也有不同的方式來達到上述效果。
對于非常低功率的LED,基本上如圖1 所示的非常簡單的電路就足夠了。由于LED 的有效電阻與R 相比非常小,因此流過LED 的電流由V/R 決定。缺點包括:
亮度是電壓的函數(shù)。 V 的變化本質上會改變電流,從而改變LED 的亮度?;氐阶畛醯钠嚧鬅?mdash;—的例子,發(fā)動機剛啟動的時間還是會很微弱。
該解決方案無法利用LED 的效率優(yōu)勢。大部分功率消耗在R 中,因為與LED 的電阻相比,R 非常大。
高功率LED 需要電流控制解決方案來限度地發(fā)揮LED 的效率優(yōu)勢。圖2 顯示了此解決方案的示例。
它采用VI芯片PRM整流器和VTM電壓轉換器提供穩(wěn)定的電壓。如果要使用PRM 和VTM 為LED 供電,則需要修改PRM 的工作模式以提供穩(wěn)定的電流。這是使用電流放大器和補償器實現(xiàn)的。
與使用PRM 和VTM 提供恒定電流的傳統(tǒng)方法相比,它有幾個優(yōu)點。在系統(tǒng)中使用VTM 可以實現(xiàn)負載點的電流倍增。根據以下公式,VTM 的輸出電流與輸入電流成正比,比例為固定匝數(shù)比K,IOUT=IIN/K。
因此,在電流控制應用中,可以通過感測和控制VTM 的輸入電流來控制VTM 的輸出電流。檢測更低的電流需要消耗更少功率并提高整體效率的更小的傳感器。同樣,高效率和高功率密度導致更小的整體LED 系統(tǒng)尺寸、更低的溫度和更高的每瓦能耗流明。
一個重要的額外好處是流過LED (IOUT) 的電流不是輸入電壓的函數(shù)。因此,以汽車前燈為例,只要流過LED 的電流保持恒定,無論電池電壓如何,LED 的亮度都會保持恒定。這是因為PRM 是可變負電阻器,可隨V 變化,從而提供了一種保持電流恒定的方法。
更重要的是,PRM 的電阻是有效電阻,而不是實際電阻,這意味著功耗非常小,不是有效電阻值的函數(shù)。因此,由于大部分功率由LED 消耗,因此該解決方案與您使用的LED 一樣有效和高效。
此解決方案的一些缺點是其復雜性遠高于圖1 中所示的解決方案,因此需要更多的關注和控制才能使其正確。