20世紀(jì)90年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強度的綠光和藍光銦氮鎵LED。超亮度藍光芯片是白光LED的核心，在這個發(fā)光芯片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自芯片上的藍色光源再轉(zhuǎn)化為白光，就是利用這種技術(shù)制造出任何可見顏色的光。今天在LED市場上就能看到生產(chǎn)出來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。有科學(xué)思想的讀者到現(xiàn)在可能會意識到LED的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長而又曲折的歷史過程。事實上，最近開發(fā)的LED不僅能發(fā)射出純紫外光，而且還能發(fā)射出真實的“黑色”紫外光。那么LED發(fā)展史到底能走多遠，不得而知。也許某天就能開發(fā)出能發(fā)出X射線的LED。早期的LED只能應(yīng)用于指示燈、早期的計算器顯示屏和數(shù)碼手表。而現(xiàn)在開始出現(xiàn)在超亮度的領(lǐng)域。并將會在接下來的一段時間內(nèi)繼續(xù)下去。2.LED產(chǎn)業(yè)概況具有256級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生256×256×256=16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。
（4）利環(huán)保：環(huán)保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含元素，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。
（5）高新尖：與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果相比，LED光源是低壓微電子產(chǎn)品，成功融合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，所以也是數(shù)字信息化產(chǎn)品，是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。5.LED技術(shù)需注意的問題
（1）降低LED燈的成本
LED芯片占據(jù)LED燈成本的主要部分，因而降低LED成本的主要途徑就是降低LED芯片的成本。LED芯片技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于基底材料和外延生長技術(shù)?；撞牧嫌蓚鹘y(tǒng)的藍寶石材料、硅和碳化硅，發(fā)展到氧化鋅、氮化鎵等新材料。在短短數(shù)年內(nèi)，借助于包括芯片結(jié)構(gòu)、表面粗化處理和多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計在內(nèi)的一系列技術(shù)改進，LED在光效方面實現(xiàn)了巨大突破。
硅基底成本很低，技術(shù)在不斷進步中，但目前發(fā)光效率還不滿意，如果保持這種發(fā)展速度，一旦達到較高水平，則硅基底成為最主要的技術(shù)方案成為必然的選擇，企業(yè)也將獲得巨大的經(jīng)濟回報。
（2）提高LED燈的顯色性控制和驅(qū)動：使用電子電路實現(xiàn)LED的恒流驅(qū)動和控制。
③ 熱管理：若要達到更長的使用壽命必須控制LED節(jié)點溫度。散熱模型計算與新材料新工藝的運用是LED燈技術(shù)熱點。
④ 光學(xué)元件：透鏡、反射器或?qū)Ч獍宀牧鲜菍⒐饩€聚焦在目標(biāo)區(qū)域或分散在四周，這要根據(jù)設(shè)計需求而定。
隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展，以及LED光效的逐步提高，LED燈的應(yīng)用將越來越廣泛。特別是隨著全球性能源短缺問題的日益嚴(yán)重，LED燈將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的必然選擇。此外，在室內(nèi)燈具設(shè)計方面，LED將趨向智能化、多樣化和藝術(shù)化。所以在大力發(fā)展LED技術(shù)的時候，必須對上述問題深入研究，一一解決出現(xiàn)的各種問題。汽車部分：以汽車內(nèi)裝使用包括了儀表板、音箱等指示燈，以及汽車外部（第三剎車燈、左右尾燈、方向燈等）。目前歐洲系列車種包括奧迪、寶馬、福斯等品牌全系列采用高亮度LED，而車廠中，豐田汽車也將儀表板的背光板換成高亮度LED，其他各車廠新車，也在陸續(xù)采用。若再加上前后車燈、剎車燈，交通標(biāo)志等，與交通有關(guān)的市場，商機非常龐大。在交通標(biāo)志燈市場方面，全球約有2000萬座交通標(biāo)志燈，若每年更新200萬座，商機可延續(xù)10年。應(yīng)用于汽車的LED
（2）背光源部分：主要是手機背光源方面，是SMD型產(chǎn)品應(yīng)用的最大市場。雖然近兩年手機的增長速度已明顯趨緩，但全年仍有4億部水準(zhǔn)，以1部手機需要LED背光源2顆、按鍵6顆SMD LED計算，一年保守4億部手機需要約32億顆LED。最近韓國藍色背光手機風(fēng)潮，使藍光LED的市場供不應(yīng)求。顯而易見，手機在LED應(yīng)用市場中仍占有舉足輕重的地位。繼藍光手機后，目前市場已是彩屏手機的。以往彩屏手機是極高端產(chǎn)品，不過今年主要零組件價格下滑，使得彩屏手機和單色手機的價差縮小，加上廠商的大力促銷，手機的換型潮悄然發(fā)生。LED應(yīng)用產(chǎn)品特別是半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的主要配套件，如驅(qū)動電路、支架、燈具、燈管、接插件、塑料件和金屬件等，國內(nèi)的配套能力比較強。在LED應(yīng)用產(chǎn)品的關(guān)鍵配套LED驅(qū)動集成電路方面，目前已有士蘭微、中電18所、量（發(fā)光量）與輸入電能之比，即發(fā)光效率，也稱光源的流明效率，單位是Lm/W。品質(zhì)優(yōu)良的LED要求向外輻射的光能量大，向外發(fā)出的光盡可能多，即外部效率要高。事實上
② 視覺靈敏度是使用照明與光度學(xué)中的一些參量。人的視覺靈敏上海貝嶺、北京鱗象科技、南京微盟和大連杰碼等十幾個單位正在開發(fā)生產(chǎn)，其產(chǎn)品可針對LED不同功率和不同連接方式進行恒壓、恒流驅(qū)動，特別是可直接驅(qū)動功率LED的驅(qū)動電路已經(jīng)批量生產(chǎn)，這將大大推動LED應(yīng)用的發(fā)展。 金線的作用：金線在LED封裝中起到了一個導(dǎo)線連接的作用，將芯片表面電極和支架連接起來，當(dāng)導(dǎo)通電流時，電流通過金線進入芯片，使芯片發(fā)光。本章將介紹LED驅(qū)動電源分類（按驅(qū)動方式和按電路結(jié)構(gòu)分類）、LED驅(qū)動電源的特點、LED驅(qū)動電源技術(shù)現(xiàn)狀、面臨挑戰(zhàn)、選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源必須考慮的問題、設(shè)計LED驅(qū)動電源的整體思路、LED連接與驅(qū)動方式分析、設(shè)計LED驅(qū)動電源經(jīng)驗。將詳細分析LED線性驅(qū)動電源供電技術(shù)，包括電壓調(diào)節(jié)器LM317、恒流電路及線性電源在LED中的優(yōu)缺點，這些方面都是設(shè)計LED驅(qū)動電源應(yīng)該掌握的知識。最后將通過一個具體實例設(shè)計一個連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源亮度是LED發(fā)光性能的又一重要參數(shù)，具有很強的方向性。LED雖然在節(jié)能方面比普通光源的效率高，但是LED光源卻不能像一般的光源一樣可以直接使用公用電網(wǎng)電壓，它必須配有專用電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備，提供能夠滿足LED額定的電壓和電流，才能使LED正常工作，也就是所謂的LED驅(qū)動電源。
但由于各種規(guī)格不同的LED驅(qū)動電源的性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同，所以選擇合適、的LED驅(qū)動電源，才能真正展露出LED光源能的特性。因為低效率的LED驅(qū)動電源本身就需要消耗大量電能，所以在給LED供電的過程中就無法凸顯LED的節(jié)能特點?？傊?，LED驅(qū)動電源在LED工作中的穩(wěn)定性、節(jié)能性、壽命長短，具備重要的作用。
2.1.1 LED驅(qū)動電源分類1.LED驅(qū)動電源按驅(qū)動方式分類
（1）恒流式
① 恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是很理想的，缺點就是價格較高。
② 恒流電路雖然不怕負(fù)載短路，但是嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。
③ 恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化。
④ 要限制LED的使用數(shù)量，因為它有最大承受電流及電壓值。
（2）穩(wěn)壓式
① 穩(wěn)壓電路確定各項參數(shù)后，輸出的是固定電壓，輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化。
② 穩(wěn)壓電路雖然不怕負(fù)載開路，但是嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。
③ 整流后的電壓變化會影響LED的亮度。
④ 要使每串一穩(wěn)壓電路驅(qū)動LED顯示亮度均勻，需要加上合適的電阻才可以。2.LED驅(qū)動電源按電路結(jié)構(gòu)分類大。
（3）電容降壓
這種方式的LED驅(qū)動電源容易受電網(wǎng)電壓波動的影響，驅(qū)動電源效率低，不宜LED在閃動時使用，因為電路通過電容降壓，在閃動使用時，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。
（4）電阻降壓
這種供電方式驅(qū)動電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠性也較低。因為電路通過電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩(wěn)壓驅(qū)動電源，并且降壓電阻本身還要消耗很大部分的能量。
（5）RCC降壓式開關(guān)電源
這種方式的LED驅(qū)動電源優(yōu)點是穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可在70%～80%，應(yīng)用較廣。缺點主要是開關(guān)頻率不易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)較大，異常情況負(fù)載適應(yīng)性差。
（6）PWM控制式開關(guān)電源
目前來說，PWM控制方式設(shè)計的LED驅(qū)動電源是比較理想的，因為這種開關(guān)電源的輸出電壓或電流都很穩(wěn)定。電源轉(zhuǎn)換效率極高，一般都可以高達80%～，并且輸出電壓、電流十分穩(wěn)定。這種方式的LED驅(qū)動電源主要由四部分組成，它們分別是：輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。而且這種電路都有完善的保護措施，屬于高可靠性驅(qū)動電源。
2.1.2 LED驅(qū)動電源的特點
（1）高可靠性，特別像LED路燈的驅(qū)動電源，裝在高空，維修不方便，且維修的花費也大，故此類電源必須具有高可靠性。
（2）率，LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源的效率要高。對于驅(qū)動電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)散熱非常重要。驅(qū)動電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對LED的光衰有利。網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。
2.1.3 LED驅(qū)動電源技術(shù)現(xiàn)狀及分析1.我國LED驅(qū)動電源市場不足
LED驅(qū)動電源也是一個配套產(chǎn)品，現(xiàn)在做LED驅(qū)動電源的人確實很多，但是能做好的卻不多。其主要原因如下所述。
（1）生產(chǎn)LED照明及相關(guān)產(chǎn)品的公司的技術(shù)人員對開關(guān)電源的了解不夠，做出的驅(qū)動電源雖然可以正常工作，但一些關(guān)鍵性的評估及電磁兼容的考慮不夠，還是有一定的隱患。
（2）大部分LED驅(qū)動電源生產(chǎn)企業(yè)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED驅(qū)動電源的，對LED的特點及使用的認(rèn)識還不夠。
（3）現(xiàn)在關(guān)于LED的標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有，大部分都是參考開關(guān)電源和電子整流器的標(biāo)準(zhǔn)。
（4）現(xiàn)在大部分LED驅(qū)動電源沒有統(tǒng)一，所以較大部分元器件的采購量小，價格就偏高，而且元器件供應(yīng)商也不太配合。2.LED驅(qū)動電源技術(shù)面臨挑戰(zhàn)
在市場LED產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展勢態(tài)下，就LED驅(qū)動電源企業(yè)而言，目臨幾個挑戰(zhàn)。
（1）LED驅(qū)動電源的穩(wěn)定性：寬電壓輸入、高溫和低溫工作、溫度保護等問題都沒有一一解決。
（2）驅(qū)動電路整體壽命，尤其是關(guān)鍵器件，如電容在高溫下的壽命直接影響到驅(qū)動電源的壽命。
（3）LED驅(qū)動器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的大功率LED是低電壓、大電流的驅(qū)動器件，其發(fā)光的強度由流過LED的電流決定，電流越大，光強越高，功耗也越大，同樣發(fā)熱也越大，所引起LED的衰減也越大。所以在設(shè)計LED電流時要綜合LED的光強和發(fā)熱，將LED電流設(shè)定為最合適的值。轉(zhuǎn)換效率，尤其是在驅(qū)動大功率LED時更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，驅(qū)動電源的轉(zhuǎn)換效率過低，影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮。管Q1和下管Q2的共態(tài)導(dǎo)通（上下管由于驅(qū)動線路的死區(qū)時間不夠大，或者由于MOSFET的結(jié)電容太大，導(dǎo)致一管未完全關(guān)斷前，另一管已導(dǎo)通，出現(xiàn)上管、下管直通，這時，相當(dāng)于Vin對地短路）易燒MOSFET和IC。由于上、下管驅(qū)動存在死區(qū)時間，當(dāng)上管截止，電感續(xù)流，而MOSFET未導(dǎo)通時，下管MOSFET的體內(nèi)寄生二極管續(xù)流。由于MOSFET的體內(nèi)寄生二極管導(dǎo)通壓降大，而且此時電感續(xù)流電流最大，因此，同步Buck變換無論是設(shè)計連續(xù)模式還是非連續(xù)模式的反激變換變壓器，一般均以臨界模式計算，當(dāng)以最大負(fù)載工使是同一型號的三極管元器件作時設(shè)計為臨界模式，則正常續(xù)反激變換；當(dāng)以一定比例額定負(fù)載，如30RCC變換電路為基本的反激變換電路，RCC變壓器的設(shè)計原理與一般反激變壓器的設(shè)計原理相類似。只不過RCC變換一直工作在臨界模式，它一般可以按照在最低輸入電壓時滿足正常工作的原則設(shè)計降壓式變換器和升壓式變換器主要用于輸入、輸出不需要隔離的DC/DC變換器中；反激式變換器主要用于輸入、輸出需要隔離的小功率AC/DC或DC/DC變換器中；正激式變換器主要用于輸入/輸出需要隔離的較大功率AC/DC或DC/DC變換器中；半橋式變換器和全橋式變換器主要用于輸入/輸出需要隔離的大功率AC/DC或DC/DC變換器中，工作時為非連其中全橋式變換器能夠提供比半橋式變換器更大的輸出功率；推挽式變換器主要用于輸入/輸出需要隔離的較低輸入電壓的DC/DC或DC/AC變換器中。
顧名思義，降壓式變換器的輸出電壓低于輸入電壓，升壓式變換器的輸出電壓高于輸入電壓。在反激式、正激式、半橋式、全橋式和推挽式等具有隔離變壓器的DC/DC變換器中，可以通過調(diào)節(jié)高頻變壓器的一、二次匝數(shù)比，很方便地實現(xiàn)電源的降壓、升壓和極性變換。此類變換器既可以是升壓型，也可以是降壓型，還可以是極性變換型。在設(shè)計開關(guān)電源時，首先要根據(jù)輸入電壓、輸出電壓、輸出功率的大小及是否需要電氣隔離，選擇合適的電路結(jié)構(gòu)。內(nèi)含脈寬調(diào)制器、場效應(yīng)功率管（MOSFET）、自動偏置電路、保護電路、高壓啟動電路和環(huán)路補償電路，通過變壓器即可實現(xiàn)輸出端與電網(wǎng)完全隔離。外部僅需配整流濾波器、高頻變壓器、漏極鉗位保護電路、反饋電路和輸出電路，即可構(gòu)成反激式開關(guān)電源。
TinySwitch系列單片開關(guān)電首先要根據(jù)一次繞組的峰值電流IP和開關(guān)電源的輸出功率PO計算一次電感量LP。然后是選擇磁心與骨架并確定相關(guān)參數(shù)。接下來依據(jù)選定的磁心截面積和磁路長度等參數(shù)計算一次匝數(shù)NP。再根據(jù)一次和二次的變比值計算二次繞組匝數(shù)NS。為了防止高頻變壓器出現(xiàn)磁飽和，通常要在磁心中加入空氣間隙（簡稱氣隙），還需要根據(jù)一次電感量LP和所選磁心參數(shù)計算氣隙長度。最后還要根據(jù)峰值電流IP、一次繞組匝數(shù)NP和磁心參數(shù)計算最大磁通密度Bm，檢驗是否滿足磁心材料要求。在部分條件不能滿足時，要重新選擇磁心與骨架，進行計算和檢驗，直到滿足設(shè)計要求為止。
6．設(shè)計印制板開關(guān)電源中的元件布局，重點考慮主電路關(guān)鍵元件。開關(guān)電源中輸入濾波電容、高頻變壓器的一次繞組和功率開關(guān)管組成一個較大脈沖電流回路。高頻變壓器的二次繞組、整流或續(xù)流二極管和輸出濾波電容組成另一個較大脈沖電流回路。這兩個回路要布局緊湊，引線短捷。這樣可以減小泄漏電感，從而降低吸收回路的損耗，提高電源的效率。
開關(guān)電源中的地線回路，不論是一次還是二次，都要流過很大的脈沖電流。盡管地線通常設(shè)計的較寬，但還會造成較大的電壓降落，從而影響控制電路的性能。地線的布線要考慮電流密度的分布和電流的流向，避免地線上的壓降被引入控制回路，造成負(fù)載調(diào)整率下降。
開關(guān)電源中取樣點LED以其長壽命而著稱。據(jù)德國歐司朗（Osram）公司發(fā)表的LED燈評估報告，若以25 000h的使用壽命作為對照基準(zhǔn)，最新一代LED燈的使用壽命相當(dāng)于25盞使用壽命為1000h的白熾燈，或2.5盞使用壽命為10 000h的熒光燈。但目前國內(nèi)在關(guān)于LED壽命的宣傳上仍存在下述三大誤區(qū)：
誤區(qū)之一：將大功率LED的理論壽命值當(dāng)做實際壽命值，認(rèn)為LED照明燈的壽命為100 000h。理論上LED的壽命可長達105h～106h，即可連續(xù)發(fā)光10～之久。實際上只有小功率LED的壽命才可達到100 000h以上，因其工作電流小，功耗低，一般用作指示燈。大功率LED照明燈的壽命遠低于100 000h，目前國內(nèi)能達到20 000h時就很不容易。代表國際水平的荷蘭飛利浦（Philips）公司生產(chǎn)的LED照明燈可達50 000～60 000h。
誤區(qū)之二：未考慮到環(huán)境溫度、芯片結(jié)溫、散熱條件、LED驅(qū)動電源壽命、熒光粉性能衰退等因素，均可導(dǎo)致LED照明燈的壽命大為降低，甚至降到2000h也不足為奇。僅舉一例，如LED驅(qū)動電源壽命只有2500h，這就限制了包含LED燈、驅(qū)動電源和其他附件的整個LED照明燈具的壽命不可能超過2500h。實際上，燈具的壽命在很大程度上取決于驅(qū)動電源。對此，后文將做進一步分析。另外還應(yīng)考慮到，環(huán)境溫度每升高10℃，LED驅(qū)動電源及LED燈的使用壽命就會減少到原來的1/2。

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