高亮度 LED 驅動器的設計優化

　　在各種不同類型的光源中，高亮度 LED(發光二極管) 目前增長勢頭良好，正開始替代白熾燈、鹵素燈、熒光燈、 HID氙氣燈等其它種類的光源。過去，由于受到光線輸出的限制，LED 只適用于儀器發光。近年來，高亮度 LED(HBLED)開始用于建筑照明、裝飾照明，以及標識牌照明等。HBLED 亦成為 CCFL(冷陰極熒光燈)光源的有力替代品，用作液晶電視和顯示器的背光照明。隨著 HBLED 技術的不斷發展，HBLED發光效率可以達到 35 至 50 lm/W(流明/瓦)，已經超過了白熾燈和鹵素燈，并可以與熒光燈相媲美。如果HBLED 技術進一步改善，發光效率將高達 100 lm/W，從而超過熒光燈，并最終與 HID 燈一決高下。

　　應當指出， HBLED 可以非常容易地實現全范圍內的調光，而熒光燈的調光不僅困難，成本也高，且當光輸出低于 50% 時不能調光。

　　HBLED 的顏色、尺寸和額定功率各不相同。不同型號之間的電氣特性(尤其是正向壓降)差異較大;不同批次產品之間也有著很大不同，因而公差范圍很寬。此外，正向壓降的負溫度系數也增加了為具體應用確定一款合適電源的難度。當前市場上出售的HBLED驅動電源大部分只是提供恒定電壓。這種方法雖然直觀上來講易于被非技術用戶所理解，但實際上增加了系統的局限性，同時降低了效率。

　　HBLED 根據電流而不是電壓確定等級。例如，一個 HBLED 系列會包含多個型號，具有不同的顏色和正向壓降，但額定電流卻完全一致，如 350 mA 或 700 mA。除了單只銷售以外，HBLED 還廣泛以包含多支相連發光管的面板形式出售。

　　串聯 HBLED電路中每只 LED電流相同，不過正向壓降不同(其值位于 4V 區間內)，因此一串 HBLED 的累積電壓會迅速增加。為防止面板的供電電壓超過預期值，一般面板同時采用串聯與并聯 LED 網絡。例如，Lumileds Flood 面板上有 12 支 LED接成 6 個并聯 LED 對，如圖 1 所示。

　　在上述情況中，制造商將 HBLED 接為并聯對。由于它們的正向壓降表現為負溫度系數，為防止其中一只 LED 比另一只導入更多電流，必須在生產時進行精確匹配。不幸的是，即使少量失配也會在工作中產生巨大影響，因為如果一只 LED與另外一只相比 正向壓偏低，其導入電流就會略高，溫度上升也會較快，因此正向壓降降低的速率將高于另一只，從而進一步加劇不平衡。即使制造商成功選擇了匹配的二極管，但由于六對相互串聯，每一對的正向壓降也各不相同。這種情況下，整個面板的總電壓為單只 HBLED 正向壓降的六倍。該面板目前有六種不同顏色可供選擇，正向壓降在17 V 至 21V之間。此外，公差相比之下也較大，如白光面板的電壓范圍為 16 到 24V。電壓的溫度系數為 -12mV / 攝氏度，也就是說如果在 25 度室溫下面板的電壓為 17V，那么在溫度為 50 度時電壓將為 16.7V。與此同時，無論在何種情況下，面板的額定電流都保持在 700mA。

　　目前市場上出售的 HBLED電源顯然無法為上述LED陣列提供電能，除非增加一個串聯限流電阻。增加這個電阻后額定17V的面板可以在24V定壓與700mA電流下正常工作，同時卻會產生(24 -17)