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驱动 LED 面临着不少挑战,如正向电压会随着温度、电流的变化而变化,而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异;另外,LED的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。
另外,应用中通常会使用多颗LED,这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种排列方式中,驱动串联的单串LED,因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压(Vout)如何“漂移”,均提供的电流匹配性能。当然,用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式,用于需要“相互匹配的”LED正向电压的应用,并获得其它优势。如在交叉连接中,如果其中某个LED因故障开路,电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍,从而尽量减少对整个电路的影响。
图1：常见的LED排列方式
LED的排列方式及LED光源 的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动 器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流,而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2所示,其中所谓的“隔离”表示交流线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气连接,常用的是采用变压器来电气隔离,而“非隔离”则没有采用高频变压器来电气隔离。
图2：LED驱动器的基本工作电路示意图。
值得一提的是,在LED照明 设计中,AC-DC电源 转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置：1)整体式(integral)配置,即两者融合在一起,均位于照明灯具内,这种配置的优势包括优化能效及简化安装等;2)分布式(distributed)配置,即两者单独存在,这种配置简化安全考虑,并增加灵活性。
LED驱动器根据不同的应用要求,可以采用恒定电压(CV)输出工作,即输出为一定电流范围下钳位的电压;也可以采用恒定电流(CC)输出工作,输出的设计能严格限定电流;也可能会采用恒流恒压(CCCV)输出工作,即提供恒定输出功率 ,故作为负载的LED的正向电压确定其电流。
总的来看,LED照明设计需要考虑以下几方面的因素：
输出功率：涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等
电源：AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动
性能要求：调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制
其他要求：能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理(保护特性)、要遵从的标准及可靠性等
更多考虑因素：机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等
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