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1.1 直流型驅(qū)動

恒壓驅(qū)動

恒壓驅(qū)動時,，LED 兩端電壓保持基本恒定,，但由于電壓中存在紋波，使得 LED 電流隨著電壓的波動而波動,。根據(jù) LED 的伏安特性,，微小的電壓波動會引起 LED 電流的較大波動。 另外,，由于 LED 負(fù)溫度效應(yīng)的影響,，電流波動有可能造成結(jié)溫和電流的惡性循環(huán)，嚴(yán)重時甚至燒毀LED,。因此,，LED 采用恒壓驅(qū)動時，對驅(qū)動電源的恒壓精度要求較高,。

雖然恒壓驅(qū)動對LED性能的影響較大,，但是在電源技術(shù)的發(fā)展過程中，恒壓技術(shù)相對恒流技術(shù)要成熟得多,，而且在一些要求不高的場合可以通過簡單而又經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)恒壓（如采用穩(wěn)壓芯片 TL431）,，所以在一些低端 LED驅(qū)動電源中仍然有少量應(yīng)用。

限流驅(qū)動

限流驅(qū)動是指將 LED 電流限制在設(shè)定范圍以內(nèi)的驅(qū)動方式,。根據(jù)限流的實(shí)現(xiàn)方式,，又可將其分為阻抗限流、飽和限流和分流限流,。

阻抗限流通過在電流主回路中串入遠(yuǎn)大于LED 負(fù)載等效阻抗的大阻抗,，減小外界干擾對LED 負(fù)載電流的影響,，從而達(dá)到限流的目的。限流效果主要取決于串聯(lián)阻抗的大小,。該驅(qū)動方式結(jié)構(gòu)簡單,，成本很低，但驅(qū)動性能不理想,，特別是單純采用電阻限流方案時,，電阻上的大功耗使整機(jī)效率很低，只在小功率 LED 場合有少量應(yīng)用,。

有些元器件如 MOS 管,、穩(wěn)流二極管等，當(dāng)滿足一定條件時即進(jìn)入飽和狀態(tài),，隨著輸出端電壓上升,，電流幾乎不變，將其與 LED 串聯(lián),，可以限制流過 LED 的電流,，即飽和限流。上述驅(qū)動方式可以達(dá)到較好的驅(qū)動性能,，但由于過分依賴于元器件特性，而實(shí)際中同類元器件間的差異較大,，較難大規(guī)模推廣應(yīng)用,。

分流限流是指當(dāng) LED 電流超過預(yù)先設(shè)定的限定值時，輔助電路將接通,，將超過的電流分流,，從而使流過 LED 的電流基本保持不變，達(dá)到限流的目的,。其典型電路有如下兩種：如圖（a）的分流支路與 LED 并聯(lián),，如圖（b）的分流支路與 LED 串聯(lián)。其他的分流限流電路都可以看成是上述兩種典型電路的演變電路,。圖（a）中 R1 與 LED 負(fù)載串聯(lián),，電流正常時，LED負(fù)載流過全部回路電流;當(dāng)電流超過設(shè)定的限定值時,，R1 上的電壓上升,，T 觸發(fā)導(dǎo)通，使過量的電流經(jīng) R2 和 T 分流,，從而維持 LED 電流在設(shè)定范圍以內(nèi),，圖中 T 可以是半導(dǎo)體三極管、IC,、半導(dǎo)體可控硅中的一種或多種組合,。圖 4（b）的整體電路與 LED 負(fù)載串聯(lián)實(shí)現(xiàn)限流,，電流正常時，Q 2 截止,，Q 1 工作在飽和狀態(tài),，電流經(jīng) Q 1、R1 流向 LED;當(dāng)電流超過限定值時,，R1 兩端電壓升高,，使 Q 2 導(dǎo)通，Q 1 逐漸退出飽和,，兩端電壓升高,，從而調(diào)節(jié) LED負(fù)載電壓，并將多余的能量消耗在限流電路中,，達(dá)到限流目的,。

由于分流限流電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低,，可靠性高,，在中小功率場合的應(yīng)用較廣泛，同時還可利用它來抑制和吸收電路中短暫的過飽和電流;但其串聯(lián)在負(fù)載回路中的元件損耗較大,，電路效率較低,。

恒流驅(qū)動

恒流驅(qū)動是指保持流過 LED 的電流恒定的驅(qū)動方式，當(dāng)外界干擾使得電流增大或減小時,，LED 電流都可以在恒流電路的調(diào)節(jié)作用下回到預(yù)設(shè)值,。由于 LED 具有非線性 I-V 特性，小電壓波動將引起電流的大波動,，因此,，采用恒流驅(qū)動 LED 可以達(dá)到較好的性能。

根據(jù)主功率器件的工作狀態(tài),，可將恒流驅(qū)動分為線性恒流和開關(guān)恒流,。

在線性恒流電路中，主功率器件與 LED 負(fù)載串聯(lián),，且工作在線性放大區(qū),，其典型電路圖如圖（a）所示。圖中主功率器件為 NMOS管 Q 1,，工作在線性放大區(qū),，由門極電壓調(diào)節(jié)漏源極間電壓，從而相應(yīng)調(diào)節(jié) LED 上的電壓電流,。圖中 Q 1 漏極與 LED 負(fù)載相連,，電阻 R1 串聯(lián)在主回路中，用于負(fù)載電流反饋,，運(yùn)算放大器 A的反相輸入端接電流反饋信號,，正相輸入端與預(yù)先設(shè)定的參考電壓 V ref 相連,，運(yùn)算后得到相應(yīng)的 Q 1 門極控制信號，控制電阻 R1 上的電壓恒定,，即保持了 LED 負(fù)載電流恒定,。

另一種典型的線性恒流電路是鏡像恒流電路，如圖（b）所示,，主功率管 Q 2 也工作在線性放大區(qū),，該方式需先由恒流電路產(chǎn)生源電流，再通過鏡像電路傳遞到負(fù)載,，使負(fù)載電流保持恒定,。

線性恒流穩(wěn)流效果好，電路成本較低,，且EMI 小,，在中小功率場合應(yīng)用較廣泛，但由于串聯(lián)在電路主回路中的功率管工作在線性放大區(qū),，輸出端電壓較高,，功率管上的損耗較大，加上采樣電阻上的能耗,，電路效率不高,，因此在大功率場合應(yīng)用較少。

與線性恒流不同,，開關(guān)恒流中主功率管不直接與 LED 串聯(lián),，工作在高速開關(guān)狀態(tài)，它主要利用目前較成熟的開關(guān)電源技術(shù),，通過采集LED 回路的電流信號,，反饋控制功率管的開關(guān)狀態(tài),，使輸出電流保持恒定,。由于目前 LED照明功率不高，在五百瓦以內(nèi),，所以開關(guān)恒流DC/DC 環(huán) 節(jié) 采 用 的 電 路 拓 撲 主 要 有 Buck ,、Boost、Flyback,、Forward 和半橋（LLC）等電路,。

開關(guān)恒流穩(wěn)流效果好，電路效率高,，適用于大功率 LED 照明場合;但由于其電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,，成本高，且 EMI 大,，在中小功率場合應(yīng)用較少,。

脈沖驅(qū)動

由于塑造電壓波形比電流波形更容易,，所以脈沖驅(qū)動一般是電壓型脈沖驅(qū)動，即 LED 負(fù)載兩端的電壓是脈沖式的,，在一個周期脈沖內(nèi),，LED 點(diǎn)亮一段時間，熄滅一段時間,，但由于人眼存在“視覺暫留”效應(yīng),，當(dāng)脈沖頻率足夠大，如 100Hz 時,，人眼會感覺 LED 一直處于“亮”狀態(tài),，所以 LED 依然可以“連續(xù)”發(fā)光。

脈沖驅(qū)動的zui基本驅(qū)動波形為方波,，但為了提高 LED 的瞬態(tài)響應(yīng)性能,，可采用如圖（a）的上下沿尖峰脈沖，如圖（b）的為提高脈沖驅(qū)動發(fā)光效率的雙電平波形和如圖（c）的綜合上述兩個優(yōu)勢的多電平波形,。

與其他直流驅(qū)動方式相比,，脈沖驅(qū)動在調(diào)光性能方面具有顯著優(yōu)勢，它可以在保持 LED電壓脈沖幅值基本不變情況下,，通過調(diào)節(jié)脈沖占空比實(shí)現(xiàn)光輸出調(diào)節(jié),，調(diào)光性能靈活，同時 LED 峰值波長基本不漂移,，顏色穩(wěn)定性好;而其他直流驅(qū)動方式在調(diào)光時都需改變 LED 電流和電壓幅值,，會使 LED 峰值波長漂移，色溫改變,，嚴(yán)重時白光會變成發(fā)黃或發(fā)灰的白光,。

但在發(fā)光效率方面，脈沖驅(qū)動的流明效率較恒流或小波動電流驅(qū)動時更低,，在驅(qū)動電流平均值相等的條件下,，高占空比時發(fā)光效率與恒流相差不大，但隨著占空比減小,，發(fā)光效率下降較大,，在脈沖關(guān)斷時間內(nèi)給讓 LED 承受一定的反向偏置電壓，可以提高發(fā)光效率和LED 的耐用性,。

由于發(fā)光效率較低,，驅(qū)動性能不如恒流驅(qū)動，所以目前 LED 脈沖驅(qū)動的實(shí)際應(yīng)用較少,。

1.2 交流型驅(qū)動

交流 LED 可以簡單等效為將兩個或兩個以上 LED 按一定的規(guī)律反向并聯(lián)的電路,，如下圖所示。

在此,，將LED 驅(qū)動分為直流驅(qū)動和交流驅(qū)動兩種形式,，并分析直流驅(qū)動中的恒壓型,、限流型、恒流型和脈沖型驅(qū)動方式及其優(yōu)缺點(diǎn),，為選擇合適的LED驅(qū)動方式提供參考,。

交流 LED 可以簡單等效為將兩個或兩個以上 LED 按一定的規(guī)律反向并聯(lián)的電路，如圖所示,。

交流型驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單,，若 LED 的額定參數(shù)與電源參數(shù)匹配，可直接串接在交流電源上工作,，如市電;為了減小負(fù)載電流隨正弦輸入電壓而造成的巨大波動,，可在回路中再加上一個電阻、電容或兩者組合起來的大阻抗限流元件;在調(diào)光應(yīng)用場合,，可以通過控制工作的 LED 數(shù)量或外加交流 LED 導(dǎo)通調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)調(diào)光,。

與傳統(tǒng)的 LED 直流驅(qū)動相比，在市電供電的應(yīng)用場合,，交流驅(qū)動有較大優(yōu)勢,。它可以不需要整流、變壓,、變流等能量變換環(huán)節(jié),，降低了電能損耗，因此具有使用方便,、成本低和效率高等優(yōu)勢,。

但是上述交流驅(qū)動只是簡單地利用交流市電驅(qū)動，還有許多問題有待解決,。要使 LED 導(dǎo)通,，需要一定的電壓，即門檻電壓,，當(dāng)多個 LED串聯(lián)時,，該門檻電壓比較高，而電壓按正弦變化,。因此,，如圖所示,，在一個周期內(nèi),，LED在一定的時間內(nèi)都不導(dǎo)通，使 LED 的利用率降,。還有一種應(yīng)用兩相電壓驅(qū)動的方法,，通過控制兩相電壓的電位差控制 LED 的點(diǎn)亮?xí)r程。但 LED 兩端電壓按正弦波變化,，致使 LED 電流波動較大,，而 LED 的光輸出波長與電流密切相關(guān),，LED 轉(zhuǎn)換為白光的效率降低了，浪費(fèi)了大量的光能,。

1.3 總結(jié)對比

由此可見,，上述各種驅(qū)動方式各有優(yōu)點(diǎn)，有待進(jìn)一步發(fā)展和完善,，如開發(fā)損耗更小的限流方式;尋找更優(yōu)的恒流驅(qū)動控制策略;研究脈沖驅(qū)動中脈沖各參數(shù)對 LED 性能的影響;解決交流驅(qū)動中電流波動大的問題,。而另外一個發(fā)展方向是將兩種或多種驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合在一起，開發(fā)出性能更好的 LED 驅(qū)動方式,。