LED驅動原理介紹及應用案例

本文首先介紹了特種照明的應用環境，然后，詳細闡述了利用DC/DC穩壓器實現恒壓轉恒流設計的基本原理和實際案例，并說明了大功率LED驅動器設計與散熱部分設計應該注意的事項，最后指出了大功率LED新應用對驅動器設計提出的新要求，給出了國家半導體公司的完整解決方案的指南，它有助于從事LED照明行業的電子設計工程師全面掌握最新的LED驅動器系統設計技術。

雖然大功率LED現在還不能大規模取代傳統的白熾燈，但它們在室內外裝飾、特種照明方面有著越來越廣泛的應用，因此掌握大功率LED恒流驅動器的設計技術，對于開拓大功率LED的新應用至關重要。LED按照功率和發光亮度可以劃分為大功率LED、高亮度LED及普通LED。一般來說，大功率LED的功率至少在1W以上，目前比較常見的有1W、3W、5W、8W和10W。

恒流驅動和提高LED的光學效率是LED 應用設計的兩個關鍵問題，本文首先介紹大功率LED的應用及其恒流驅動方案的選擇指南，然后以美國國家半導體(NS)的產品為例，重點討論如何巧妙應用LED恒流驅動電路的采樣電阻提高大功率LED的效率，并給出大功率LED驅動器設計與散熱設計的注意事項。

驅動芯片的選擇

LED驅動只占LED照明系統成本的很小部分，但它關系到整個系統性能的可靠性。目前，美國國家半導體公司的LED驅動方案主要定位在中高端LED照明和燈飾等市場。燈飾分為室內和室外兩種，由于室內LED燈所應用的電源環境有AC/DC和DC/DC轉換器兩種方式，所以驅動芯片的選擇也要從這兩方面考慮。

圖1：利用DC/DC穩壓器FB反饋端實現從恒壓驅動(左圖)到恒流驅動(右圖)的轉換。

1. AC/DC轉換器

AC/DC分為220V交流輸入和12V交流輸入。12V交流電是酒店中廣泛應用的鹵素燈的電源，現有的LED可以在保留現有交流12V的條件下進行設計。針對替代鹵素燈的設計，美國國家半導體LM2734的主要優勢是體積小、可靠性高、輸出電流高達1A，恰好適合鹵素燈燈口直徑小的特點。

取代鹵素燈之后，LED燈一般做成1W或3W。LED燈與鹵素燈相比有兩大優勢：(1)光源比較集中，1W照明所獲得的亮度等同于十幾瓦鹵素燈的亮度，因此比較省電；(2) LED燈的壽命比鹵素燈長。

LED燈的主要弱點是燈光的射角太窄，成本相對較高。但從長遠來看，由于LED燈的壽命較長，所以還是具有非常大的成本優勢。220V AC/DC轉換器(例如LM5021)主要鎖定舞臺燈和路燈市場。

圖2：在FB反饋端和RFB之間放置一個運算放大器以降低功耗。