一種典型的LED照明驅(qū)動電路失效機理的探討
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2014-03-07
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近幾年從事LED制造,、和研發(fā)的人員大大增加。LED企業(yè)亦如雨后春筍般成長,。由于從事LED驅(qū)動研發(fā)的企業(yè)和人眾多,，其技術(shù)水平參差不齊，研發(fā)出來的LED驅(qū)動電路質(zhì)量好壞不一,。導致LED燈具的失效時常發(fā)生,，阻礙了LED照明的時常推廣。LED燈具失效一是來源于電源和驅(qū)動的失效,，二是來源于LED器件本身的失效,。本文試著從實際的LED電源驅(qū)動電路這一方面，分析其電路的工作原理,，然后試著從在不同環(huán)境下的LED驅(qū)動電路下,，分析各種工作敏感參數(shù)對失效的影響，來進行失效模式的分析,，最后,，通過仿真來驗證結(jié)果。并從理論上給出失效的解決方案,。
2.LED驅(qū)動電路原理
LED是一種半導體材料制造而成發(fā)光二極管,，只能夠單向?qū)ǎ移鋵妷翰桓�,，正向�(qū)娏饕膊荒芴�,，所以對LED的供電電源有了一定的要求，這時LED驅(qū)動電路應運而生,。實際使用中,，大多數(shù)的LED產(chǎn)品都是使用交變電源作為LED驅(qū)動電路的電源輸入，通過驅(qū)動電路變成穩(wěn)壓輸出形式或者恒流輸出形式的一種電路,。LED驅(qū)動電路,，根據(jù)不同的劃分標準可以劃分為很多類型，目前以電路的驅(qū)動原理,，可以劃分為兩大類：一類為線性驅(qū)動電路,，一類為開關(guān)型驅(qū)動電路。
2.1 線性驅(qū)動電路
線性驅(qū)動電路原理圖如圖1所示,，從結(jié)構(gòu)上一般都包含了以下的幾部分,，整流電路,，濾波電路，穩(wěn)壓電路,。
圖中運用全波橋式整流,，使交變電源整流成單向的脈動電壓。濾波電路采取RC濾波,，由濾波電路濾波出來的電壓值已經(jīng)比較接近于直流電源了,，但是，由于電網(wǎng)上的電壓波動,，導致驅(qū)動電路的輸出電壓發(fā)生波動,，這對于LED來講，是致命的,。所以濾波之后的電壓需要加上一個穩(wěn)壓電路,。以使線性驅(qū)動電路可以保持比較平穩(wěn)的電壓來驅(qū)動LED.
在線性驅(qū)動電路中，LED的亮度與通過電流成函數(shù)關(guān)系,，而與加在LED上面的壓降無關(guān),。從上面的電路原理圖可以看出，線性LED驅(qū)動電路,，結(jié)構(gòu)簡單,，易于實現(xiàn)，研發(fā)周期短,，生產(chǎn)成本低,，體積小巧，而且,，由于沒有使用很多的大容量電容和電感,，電路設計上不需要考慮EMI問題�,？梢赃m用于低電流照明系統(tǒng),。
2.2 開關(guān)型驅(qū)動電路
開關(guān)型驅(qū)動電路原理圖如圖2所示，是將輸入的交變電壓通過整流電路整流和濾波穩(wěn)壓之后,，通過開關(guān)狀態(tài),，來控制LED的電流或者電壓，使LED可以平穩(wěn)地發(fā)光,。下面給出一個典型的開關(guān)型的驅(qū)動電路來逐步分析開關(guān)型驅(qū)動電路的工作狀態(tài),。
從圖2可見， led亮化工程,，開關(guān)型L E D驅(qū)動電路可以劃分為以下的幾部分：低頻整流濾波電路,、自激振蕩電路、穩(wěn)壓電路、取樣脈寬調(diào)整電路和高頻整流濾波電路等,。
市電交流220V通過12V的變壓器降壓,，然后經(jīng)過橋式整流二極管3N258和電容C2組成低頻整流濾波電路,，轉(zhuǎn)換成一個類直流電電源,。功率三極管Q1、Q2,、Q3和電容C5電阻R2組成一個自激震蕩電路,，其中Q2是PNP管，為脈寬調(diào)整管,，Q1和Q3一個為PNP管,，一個為N P N管，兩個管子復合組成開關(guān)調(diào)整器,，C5,、R2通過調(diào)整參數(shù)可以設置器振蕩頻率。利用這個自激振蕩電路,，可以將類直流電源轉(zhuǎn)化為一個高頻的脈沖信號,。高頻信號的頻率可以通過選頻特性算出�,？梢哉{(diào)整高頻脈沖的占空比,，來調(diào)整設備輸出的能量。電流流經(jīng)電感時,，會在L的兩端產(chǎn)生感應電動勢,，當電流消失時，感應電動勢會在電路的兩端產(chǎn)生一個反向電壓,，若這個反向電壓大于某些元器件的反向擊穿電壓時,，將會損壞這些器件。利用一個續(xù)流二極管D2并聯(lián)在電感的兩端,，通過R4和C6組成的回路,，使這個反向的感應電動勢有一個泄通回路。
R 6,、R 7,、R 8組成的取樣電路和R 5、D3組成的基準源電路用來對高頻信號進行脈寬的調(diào)整,，來調(diào)節(jié)開關(guān)管的飽和導通時間,，進而調(diào)整電源的輸出電壓。其中R7為可調(diào)電阻,，方便對這個電壓的調(diào)整,。
從上面的分析可以看到，開關(guān)型LED驅(qū)動電路相比于線性驅(qū)動電路,，效率高,，而且輸出的電流大,，還可以通過調(diào)整脈寬來調(diào)整電流，輸出的電流精度十分高,，使LED亮度可以受控,，適用于與大型的照明場合和電流輸出比較打的場合。
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