LED阵列照明驱动模型

        引言

  目前常用单颗大功率LED芯片的功率为1 W左右,要构建成更大功率的LED灯具,必须多颗LED芯片进行组合。LED发光的光通量与正向电流近似成线性关系,其光通量和色温都被流经它的电流所控制。确保每个LED发光芯片有相同的亮度的一个有效的方法是采用多个LED连成一串。然而,这样的一个主要问题是它们累积的电压降限制了串联的数量,限制了灯具功率扩大。另一方面,由于,LED的V/I特性的指数关系和LED正向压降的负温度特性,多个LED并联将遇到各LED串的均流问题。

  影响光通量和色温的另外一个因素是温度。在使用中,LED灯一旦被点亮,系统温度会升高,随之LED的正向电流会增大,电流的增大会使温度更高。如果继续这个循环,LED灯具最终会被烧毁。因此,LED灯串的电流控制和温度控制在LED照明系统中显得非常重要。

  1 LED封装芯片的正向电压差异

  由于LED封装技术的复杂性,使LED芯片的最佳工作正向电压(Vf)存在较大的差异。表1列举了三家不同厂商产品的Vf值范围,从表中可以看出,LED芯片的Vf值最大偏差可以达到40%,平均偏差也在20%左右。LED的正向电流与正向电压成指数正变化关系,Vf的微小差异将造成LED正向电流的很大差异,从而影响LED正常照明。表中数据显示如此大的误差,故在照明驱动中不得不认真考虑这个问题。与驱动技术的发展相比,LED芯片制造和封装上的改进往往更艰难。因此控制流经LED芯片的电流显得更有意义。

  2 大功率LED阵列灯具的驱动模型

  有几种方法驱动多个LED串并联阵列,一个直接的方法直接用总线供电模式对多串LED芯片供电,参考文献,这样的模式没有解决LED串电流的均等问题,对LED灯具的寿命和发光效果造成不利影响。图1显示的模型在调控总线电压的基础上,在每个LED串上连接一个电流调节器。通常,电流调节器可以是线性模式或开关模式。图1采用开关模式,LED串总线电压由前极开关变换模块提供,每个LED串连接一个开关管,使LED串的电流受相移脉宽调制(Phase Shift Pulse Width ModulaTIon,PS-PWM),其作用是:通过相位控制,确保各串电流脉冲无多串同时跃变;通过反馈控制,调整开关脉冲占空比,确保各串LED电流均等。一种PS-PWM调制电路的实现可参照。在图1所示模型中,采用数字

  控制芯片实现PS-PWM将更好。

  

LED阵列照明驱动模型

 

  

LED阵列照明驱动模型

 

  对LED串电流的取样可用图2所示的电路实现。取样输出值与串电流的比例关系如图中等式所示。

  

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发布日期:2019年07月14日  所属分类:电子百科