對大功率LED驅動電路的研究

李豪

摘 要：由于照明能耗在能源消耗中所占的比率很大，考慮到日益嚴重的環境問題和資源危機，很多國家開始制定半導體照明計劃。大功率LED電源是一種半導體電源，這種電源因其獨特的優點受到人們的青睞，成為業內的研究熱點。本文主要介紹大功率LED驅動電路的優點、工作原理等，旨在為大功率LED驅動電路的推廣提供一定的理論指導。

關鍵詞：大功率；LED驅動電路；原理

目前，大功率LED已是世界各國的光源和燈具研究機構的研究熱點，也是未來照明行業的主角行業。大功率LED驅動電路有很多優點，將其作為照明光源比其它光源更具優勢，其開發應用的前景更加光明。對大功率LED的研究有著重大的意義，很大程度上降低了能源消耗，對中國的可持續發展及其他國家的發展都有著深遠的意義，大功率LED具有很大的發展潛力和良好的前景。

1 功率LED驅動的研究現狀與意義

1.1 大功率LED驅動電路的研究現狀

隨著科技的不斷發展，對大功率LED的研究力度不斷地加大，并且通過材料、制作工藝以及相關技術的改進，大功率LED的各種性能得到了很大程度地提升，它被廣泛地應用到背光和顯示面板市場，起到了很好地推動作用。同時大功率LED也被廣泛地應用到其它的領域，比如說室內外照明、汽車照明等。由于大功率LED是一種敏感的半導體器件，在考慮如火如何保持工作穩定性的過程中，產生了驅動的概念，大功率LED驅動電源是大功率LED正常地、穩定地工作的重大保障，可以說LED驅動電源的品質直接制約了LED產品的可靠性。

在大功率LED快速發展的時代，LED產品的質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驅動電源的質量良莠不齊。但是不管怎么說，大功率LED的迅速發展給LED驅動電源企業創造了很好的發展機會。不過LED驅動電源企業要想得到更好的發展就必須解決好幾個難題，第一，驅動電源轉換效率過低是一個困擾驅動企業發展的一個重大的難題，它直接影響了LED節能效果的發揮；第二，驅動電路壽命短也是一個很致命的問題；第三，驅動電源成本比較高，這也是一個困擾企業發展的難題。總之，LED雖然在迅速地發展，但是發展中存在很多限制性因素[1]。

1.2 大功率LED驅動電路的研究意義

大功率LED是一個重要的發光系統，它是將電能轉化成光能，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化成光能是一個重大的課題，在科技不斷創新的大背景下和對LED驅動研究地不斷加深，LED光效一定會得到很大程度地提升，這種情況下也會使得LED成本大幅度下降，在不久的將來LED會逐漸地取代其它的照明工具，這種綠色光源的產品將成為未來的主要照明工具，而且會因為LED的節能、環保以及使用壽命長的特點，LED光源會被廣泛地應用到各個領域，總的來說對大功率LED驅動的研究就意味著大功率LED有著比較光明的前景，同時也預示著我們將進入一個節能、環保的新時代[1]。

2 LED照明的優點

（1）響應速度快，使用壽命長

LED照明具有很多明顯的優點，其中響應速度快，使用壽命長是比較典型的優點。LED具有納秒級的響應速度，開關時間非常短，幾乎沒有啟動延遲，這個優點使LED照明實現了亮度和色彩的動態控制；另外，LED還表現出了使用壽命長的優勢，與普通的照明設備相比，LED的使用壽命要高出數十倍，使用壽命可長達10萬小時以上，并且LED燈可以長時間使用，不用更換。這是一個非常有競爭力的優點，是其它照明設備無法比擬的。

（2）光線質量高

LED燈的另一個照明優勢表現為光線質量高、發光效率高，傳統的照明設備大部分的電損耗都轉化為了熱損耗，光轉化效率很低，而LED燈的光效要比其它的照明設備高出很多。而且LED的光單色性好、光譜窄，表現出光線質量高的優勢，它不需要過濾就可以直接發出有色的可見光。

（3）節能環保、安全性好

節能環保，安全性好也是LED燈的一個非常有競爭力的優點，節能已經成為21世紀的一個熱門話題，而LED燈正好迎合了這一點，它的光電轉化效率很高，要比白熾燈和熒光燈高出很多。另外，LED燈的安全性也很高，并且很環保，這都是緣于LED燈發熱量低；無熱輻射、不含汞、鈉元素等可能危害健康的有毒有害物質；采用直流供電，沒有電磁干擾；機械強度高，耐震、耐沖擊而不易破碎，具有可靠的高穩定性。

（4）結構牢固、設計方便

在眾多LED眾多的優點中，結構牢固，設計方便也是一個很典型的優點，這個優點主要表現為在實際生產中，LED燈很少會因為損壞而增加運輸成本，它的體積小、重量輕，而且抗震能力強。另外，在照明的設計過程中可以逃脫傳統的點、線光源的束縛，實現隨意布局設計[2]。

3 LED發光原理及電學特性

（1）LED的發光原理

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

（2）LED的溫度特性

雖然LED不是一個溫度敏感器件，但是也會受到溫度的影響，當溫度超過一定值，LED的牲能也會有所降低。在研究過程中發現，當溫度發生一定的變化時，LED的正向電流也隨之發生了變化，有時候甚至發生大幅度地變化，這種電流的變化會很大程度地影響LED的光轉化效率[3]，所以說要想保證LED的光轉化效率就需要保持合適的溫度環境，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的發光原理為依據，即在LED兩端加正向電壓驅動時，少數載流子與多數載流子復合而產生光，如果想要增強光線的強度，就需要增加少數載流子與多數載流子的數量，也就是說LED的發光亮度與流過的正向電流是存在很大的正相關關系，當增加了LED的工作電流也就控制了它的發光亮度。

4 功率因數校正技術分析

在實際應用過程中，很多情況下都需要將交流電轉化為直流電，而這個轉化過程是一個相對復雜的過程，一般情況是需要采用全橋整流電路來實現，同時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電容的充電過程，如果輸入電壓比儲能電容低，電容將完成對負載的放電過程，這樣就可以保證負載輸出的穩定，這就是所謂的功率因數校正[3]。

5 結語

LED是新時代的一種非常受歡迎的光設備，給人們生活帶來很大的便利，而且它的發展也迎合了節能、環保的世界發展主題，它的很多優點都是非常有競爭力的，為了將它的作用發揮到更大，就要加大對LED的研究力度，充分地利用LED所展現出的優勢。

參考文獻：

[1]杜松林，程行，王瑾.大功率LED驅動電路研究設計[J].電子技術.2011（06）：24-25.

[2]闕斐一，陳名松，秦琳.新型大功率藍光LED光源驅動電路設計[J].電子設計工程.2011（07）：34-36.

[3]賈文超，沈建林.大功率LED驅動電源設計[J].科技創新與生產力. 2010（10）：21-23.