對(duì)大功率LED驅(qū)動(dòng)電路的研究

李豪

摘 要：由于照明能耗在能源消耗中所占的比率很大，考慮到日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和資源危機(jī)，很多國家開始制定半導(dǎo)體照明計(jì)劃。大功率LED電源是一種半導(dǎo)體電源，這種電源因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到人們的青睞，成為業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。本文主要介紹大功率LED驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)、工作原理等，旨在為大功率LED驅(qū)動(dòng)電路的推廣提供一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：大功率；LED驅(qū)動(dòng)電路；原理

目前，大功率LED已是世界各國的光源和燈具研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，也是未來照明行業(yè)的主角行業(yè)。大功率LED驅(qū)動(dòng)電路有很多優(yōu)點(diǎn)，將其作為照明光源比其它光源更具優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)應(yīng)用的前景更加光明。對(duì)大功率LED的研究有著重大的意義，很大程度上降低了能源消耗，對(duì)中國的可持續(xù)發(fā)展及其他國家的發(fā)展都有著深遠(yuǎn)的意義，大功率LED具有很大的發(fā)展?jié)摿土己玫那熬啊?/p>

1 功率LED驅(qū)動(dòng)的研究現(xiàn)狀與意義

1.1 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路的研究現(xiàn)狀

隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)大功率LED的研究力度不斷地加大，并且通過材料、制作工藝以及相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)，大功率LED的各種性能得到了很大程度地提升，它被廣泛地應(yīng)用到背光和顯示面板市場(chǎng)，起到了很好地推動(dòng)作用。同時(shí)大功率LED也被廣泛地應(yīng)用到其它的領(lǐng)域，比如說室內(nèi)外照明、汽車照明等。由于大功率LED是一種敏感的半導(dǎo)體器件，在考慮如火如何保持工作穩(wěn)定性的過程中，產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)的概念，大功率LED驅(qū)動(dòng)電源是大功率LED正常地、穩(wěn)定地工作的重大保障，可以說LED驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì)直接制約了LED產(chǎn)品的可靠性。

在大功率LED快速發(fā)展的時(shí)代，LED產(chǎn)品的質(zhì)量也是得不到必要的保障，其最根本的原因還在于大功率LED驅(qū)動(dòng)電源的質(zhì)量良莠不齊。但是不管怎么說，大功率LED的迅速發(fā)展給LED驅(qū)動(dòng)電源企業(yè)創(chuàng)造了很好的發(fā)展機(jī)會(huì)。不過LED驅(qū)動(dòng)電源企業(yè)要想得到更好的發(fā)展就必須解決好幾個(gè)難題，第一，驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換效率過低是一個(gè)困擾驅(qū)動(dòng)企業(yè)發(fā)展的一個(gè)重大的難題，它直接影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮；第二，驅(qū)動(dòng)電路壽命短也是一個(gè)很致命的問題；第三，驅(qū)動(dòng)電源成本比較高，這也是一個(gè)困擾企業(yè)發(fā)展的難題?？傊?，LED雖然在迅速地發(fā)展，但是發(fā)展中存在很多限制性因素[1]。

1.2 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路的研究意義

大功率LED是一個(gè)重要的發(fā)光系統(tǒng)，它是將電能轉(zhuǎn)化成光能，給人們的生活帶來無限的光明。然而，如何高效率地將電能轉(zhuǎn)化成光能是一個(gè)重大的課題，在科技不斷創(chuàng)新的大背景下和對(duì)LED驅(qū)動(dòng)研究地不斷加深，LED光效一定會(huì)得到很大程度地提升，這種情況下也會(huì)使得LED成本大幅度下降，在不久的將來LED會(huì)逐漸地取代其它的照明工具，這種綠色光源的產(chǎn)品將成為未來的主要照明工具，而且會(huì)因?yàn)長ED的節(jié)能、環(huán)保以及使用壽命長的特點(diǎn)，LED光源會(huì)被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，總的來說對(duì)大功率LED驅(qū)動(dòng)的研究就意味著大功率LED有著比較光明的前景，同時(shí)也預(yù)示著我們將進(jìn)入一個(gè)節(jié)能、環(huán)保的新時(shí)代[1]。

2 LED照明的優(yōu)點(diǎn)

（1）響應(yīng)速度快，使用壽命長

LED照明具有很多明顯的優(yōu)點(diǎn)，其中響應(yīng)速度快，使用壽命長是比較典型的優(yōu)點(diǎn)。LED具有納秒級(jí)的響應(yīng)速度，開關(guān)時(shí)間非常短，幾乎沒有啟動(dòng)延遲，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使LED照明實(shí)現(xiàn)了亮度和色彩的動(dòng)態(tài)控制；另外，LED還表現(xiàn)出了使用壽命長的優(yōu)勢(shì)，與普通的照明設(shè)備相比，LED的使用壽命要高出數(shù)十倍，使用壽命可長達(dá)10萬小時(shí)以上，并且LED燈可以長時(shí)間使用，不用更換。這是一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)點(diǎn)，是其它照明設(shè)備無法比擬的。

（2）光線質(zhì)量高

LED燈的另一個(gè)照明優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為光線質(zhì)量高、發(fā)光效率高，傳統(tǒng)的照明設(shè)備大部分的電損耗都轉(zhuǎn)化為了熱損耗，光轉(zhuǎn)化效率很低，而LED燈的光效要比其它的照明設(shè)備高出很多。而且LED的光單色性好、光譜窄，表現(xiàn)出光線質(zhì)量高的優(yōu)勢(shì)，它不需要過濾就可以直接發(fā)出有色的可見光。

（3）節(jié)能環(huán)保、安全性好

節(jié)能環(huán)保，安全性好也是LED燈的一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能已經(jīng)成為21世紀(jì)的一個(gè)熱門話題，而LED燈正好迎合了這一點(diǎn)，它的光電轉(zhuǎn)化效率很高，要比白熾燈和熒光燈高出很多。另外，LED燈的安全性也很高，并且很環(huán)保，這都是緣于LED燈發(fā)熱量低；無熱輻射、不含汞、鈉元素等可能危害健康的有毒有害物質(zhì)；采用直流供電，沒有電磁干擾；機(jī)械強(qiáng)度高，耐震、耐沖擊而不易破碎，具有可靠的高穩(wěn)定性。

（4）結(jié)構(gòu)牢固、設(shè)計(jì)方便

在眾多LED眾多的優(yōu)點(diǎn)中，結(jié)構(gòu)牢固，設(shè)計(jì)方便也是一個(gè)很典型的優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為在實(shí)際生產(chǎn)中，LED燈很少會(huì)因?yàn)閾p壞而增加運(yùn)輸成本，它的體積小、重量輕，而且抗震能力強(qiáng)。另外，在照明的設(shè)計(jì)過程中可以逃脫傳統(tǒng)的點(diǎn)、線光源的束縛，實(shí)現(xiàn)隨意布局設(shè)計(jì)[2]。

3 LED發(fā)光原理及電學(xué)特性

（1）LED的發(fā)光原理

LED是發(fā)光二極管的縮寫，它是一種可將電能直接轉(zhuǎn)化為光能的器件，而且轉(zhuǎn)化效率很高，它的高效電轉(zhuǎn)化能力源自它的正向?qū)?、反向截止以及擊穿特性，即在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)，就這樣實(shí)現(xiàn)了電能和光能的轉(zhuǎn)化。而且，通過對(duì)激發(fā)光波長的控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光顏色的控制，LED的優(yōu)勢(shì)也由此得以展現(xiàn)。另外，在電能轉(zhuǎn)化過程中，工作電壓的大小可以影響LED的發(fā)光效果。通過這些發(fā)光原理就可以更好地控制LED。

（2）LED的溫度特性

雖然LED不是一個(gè)溫度敏感器件，但是也會(huì)受到溫度的影響，當(dāng)溫度超過一定值，LED的牲能也會(huì)有所降低。在研究過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度發(fā)生一定的變化時(shí)，LED的正向電流也隨之發(fā)生了變化，有時(shí)候甚至發(fā)生大幅度地變化，這種電流的變化會(huì)很大程度地影響LED的光轉(zhuǎn)化效率[3]，所以說要想保證LED的光轉(zhuǎn)化效率就需要保持合適的溫度環(huán)境，做好必要的散熱工作是必須的。

（3）LED的光特性

LED的光特性主要是以LED的發(fā)光原理為依據(jù)，即在LED兩端加正向電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合而產(chǎn)生光，如果想要增強(qiáng)光線的強(qiáng)度，就需要增加少數(shù)載流子與多數(shù)載流子的數(shù)量，也就是說LED的發(fā)光亮度與流過的正向電流是存在很大的正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)增加了LED的工作電流也就控制了它的發(fā)光亮度。

4 功率因數(shù)校正技術(shù)分析

在實(shí)際應(yīng)用過程中，很多情況下都需要將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，而這個(gè)轉(zhuǎn)化過程是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程，一般情況是需要采用全橋整流電路來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要通過二極管的整流作用，由于受到二極管的作用，交流輸入電將完成對(duì)電容的充電過程，如果輸入電壓比儲(chǔ)能電容低，電容將完成對(duì)負(fù)載的放電過程，這樣就可以保證負(fù)載輸出的穩(wěn)定，這就是所謂的功率因數(shù)校正[3]。

5 結(jié)語

LED是新時(shí)代的一種非常受歡迎的光設(shè)備，給人們生活帶來很大的便利，而且它的發(fā)展也迎合了節(jié)能、環(huán)保的世界發(fā)展主題，它的很多優(yōu)點(diǎn)都是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的，為了將它的作用發(fā)揮到更大，就要加大對(duì)LED的研究力度，充分地利用LED所展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜松林，程行，王瑾.大功率LED驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù).2011（06）：24-25.

[2]闕斐一，陳名松，秦琳.新型大功率藍(lán)光LED光源驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2011（07）：34-36.

[3]賈文超，沈建林.大功率LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力. 2010（10）：21-23.