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LED驱动电路简介
上海时代之光照明电器检测有限公司
国家电光源质量监督检验中心(上海) 国家灯具质量监督检验中心
林继钢 俞安琪
摘要：
照明LED，是近年来快速兴起的一种新颖光源，它的很多良好特点使得它的应用面越来越广。LED的单向导电特性使许多人认为用直流驱动LED是天经地义的，但是对直流的稳压和限流的装置在保证比较好的限流特性时，自身功耗是很大的，所以使系统的效率大为降低。只有用较高频率的交流来驱动LED，并且用在呈现较大阻抗时自身功耗较小的电感或电容来限流，才能把LED驱动电路的限流特性和自身功耗都做得比较理想，本文分析介绍了LED驱动电路，供行业内人士参考。
关键词：驱动电路 系统效率 恒流特性
LED驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面，一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15％的变动时，仍应能保持输出电流在±10％的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED的系统效率保持在较高水平。
图１
图1是传统的低效率电路，电网电源通过降压变压器降压；桥式整流滤波后，通过电阻限流来使3个LED稳定工作，这种电路的致命缺点是，电阻R的存在是必须的，R上的有功损耗直接影响了系统的效率，当R分压较小时，R的压降占总输出电压的40％，输出电路在R上的有功损耗已经占40％，再加上变压器损耗，系统效率小于50％。当电源电压在±10％的范围内变动时，流过LED的电流变化将≥25％，LED上的功率变化将达到30％。当R分压较大时，在电源电压在±10％的范围内变动时，虽说能使输出到LED的功率变化减少，但系统效率将更低。
图２
图2是在图1的基础上加了一个集成稳压元件MC7809，使输出端的电压基本稳定在9V，限流电阻R可用得很小，也不会因为电源电压的不稳定造成LED的超载。但是此电路除了保证LED的基本恒定输出外，效率还是很低的。因为MC7809和R1上的压降仍占很大比例，其效率仅为40％左右。
上述这类电路的应用，系统总的每瓦输出流明仅为20lm/W～25lm/W，是根本不能称为节能的照明产品的。为了达到既能使LED稳定工作，又能保持高的效率，应采用低功耗的限流元件和电路来使系统效率提高。
图３
图3是采用集成恒流源NUD4001的LED驱动电路，这一电路的显著特点是当电源电压在±15％的范围内变动时，输出波动≤1％，可称为恒功率驱动电路，另外这一IC电路可在很低的串联分压下工作（即1脚与输出的各引脚之间的电压在≥2.8V时尚能工作），所以可保证在几乎恒功率输出的情况下，保持1脚与输出引脚之间的电压在2.8V左右就能使系统效率达70％左右。这一IC电路的输入电源可采用工频交流，但最好采用卤钨灯电子变压器作为前级，这样能保证谐波和电源端子干扰都符合标准的要求。当电子变压器内部实现Ⅱ类电器的隔离绝缘输出时，图3电路可用于Ⅱ类灯具中，并且输出端可以做成可触及式。
图４
图4电路是直接采用电容作为限流元件，在此电路中，由于电容上的分压几乎达到了全部电源电压，所以具有良好的限流特性，当电源电压在±10％波动时，输出电流也在≤±10％内波动，只要在设计中把LED的额定值留有一定的裕量，就能保证在电源电压波动时LED仍处于良好的工作状态。由于电容的介质损耗极小，所以电路的损耗很小，电阻R的作用是在断电时，保证电容上的电压能及时放掉，其阻值可≥3MΩ，每组串联的LED中，可加有一个1N4007二极管，当两组串联的LED有一个内部开路时，另一组有可能被反向电压击穿，如串入一个1N4007二极管，则可保护剩余的LED不损坏，当然1N4007的加入也使效率略有下降，（当输出电流30mA时，1N4007上的功耗约0.02W）。对于一体化小夜灯，可省略1N4007，此时这一驱动电路效率≥90％。用此驱动电路做成的LED小夜灯，效率高于采用气体放电光源的小夜灯，并且使用寿命远大于采用其它光源的小夜灯。此电路在30个LED串联时还能稳定工作。但是此电路输出的光具有一定的频闪。（在50Hz时有100Hz的频闪），不适用于运动物的照明场合，并且使用时LED应做成不可触及，否则将影响安全。
图５
图5电路是在原卤钨灯电子变压器的基础上，利用高频电感限流来实现LED的稳定工作。此电路的特点是，负载可根据电子变压器功率的大小带上几组LED，并且可做到次级完全隔离的安全特低电压输出，输出电压12V（此时每组的LED为3个），(最高输出电压可以到25V/空载输出电压可以到33V)。由于采用了高频电流来点亮LED，所以输出光的频闪现象基本可消除。输出的限流电感，可以做得体积很小，每个电感的电感量仅为0.05mH~0.2mH(根据LED的电流不同，采用不同电感量的电感)，只要电感采用的线径不要太细，电子变压器的调试水平较高，这一电路在输出功率为8W~70W时，总体效率可达80％～92％。此电路在线路功率≥25W时，还能全面满足谐波和EMI的要求。此电路在电源电压
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