LED技術的最新突破使得人們能夠生產出可以輸出寬譜光的LED,而不再僅僅是傳統的紅光和綠光的衍生物.因此用在產品中(照明和其他方面)的LED的絕對數量正呈指數型增加.

從手電筒到汽車頭燈,再到LCD電視顯示器的背光照明,LED的應用正在不斷拓展到新的領域.總之,LED應用迅猛增長背后最主要的驅動力是LED技術帶來的效率提升(即每瓦耗能可以提供更高流明的照明輸出).
電源要求
與以前的白熾燈相比,LED有不同的電源要求.此外,根據功率等級和總體系統要求的不同,驅動LED的最好解決方案也不同.

在傳統的照明解決方案中(如白熾燈照明),負載呈阻性.功耗以及相應的燈的亮度是加到燈上的電壓以及燈的電阻的函數(根據歐姆定律).

光強會隨著輸入電壓的變化增強或減弱.以汽車頭燈為例,當引擎啟動時,電池的電壓較低,因此頭燈會變暗;一旦引擎開始運轉,電池的電壓會恢復,頭燈也隨之恢復標準亮度.

LED的與傳統白熾燈有著根本的不同.LED的亮度是通過調節LED電流來控制的,而LED負載的電阻則會隨著所加負載的不同而變化.LED需要恒定的電流,而不是通過恒定電壓和電阻來保持恒定的亮度.根據LED的功率等級的不同,實現上述效果的方法也不同.

對于功率非常低的LED,圖1所示的一種非常簡單的電路基本就夠用了.與R相比,LED的有效電阻非常小,因此流過LED的電流由V/R確定.它的缺點如下:

圖1 電阻受限LED的簡易電源解決方案

● 亮度是電壓的函數.V的變化實質上會改變電流,進而改變LED的亮度.回到最初的汽車頭燈的例子——在引擎剛開始啟動時光依然會很弱.

● 這種解決方案無法利用LED的效率優勢.因為與LED的電阻相比,R非常大,大部分功率都消耗在R上.
大功率LED
對于大功率LED,為了將LED的效率優勢最大限度地發揮出來,需要一種電流受控的解決方案.圖2給出了這種解決方案的一個實例.

圖2 電流受控的LED供電解決方案

V·I芯片PRM整流器和VTM電壓變換器用來提供穩定的電壓.為了使用PRM和VTM給LED供電,需要修改PRM的工作方式以提供穩定的電流.這是通過采用電流放大器和補償器來實現的.

與常規方法相比,使用PRM和VTM來提供恒定電流具有幾項優勢.在系統中采用VTM可實現負載點的電流倍增.根據下面的公式,VTM的輸出電流正比于它的輸入電流,比值是固定的匝數比K,IOUT = IIN/K.

因此,在電流受控的應用中,可以通過檢測和控制VTM的輸入電流來控制它的輸出電流.檢測較低的電流需要較小的傳感器,后者會消耗較少的功率并改善整體效率.同樣,高效率和高功率密度使得整個LED系統體積小、溫度低,并將每瓦耗能所輸出的流明數達到最高.

一項重要的附加優勢是,流過LED的電流(IOUT)不是輸入電壓的函數.因此,在我們的汽車頭燈的例子中,只要流過LED的電流保持恒定,不管電池電壓是多少,LED的亮度都將保持恒定.這是因為PRM是一個可以隨著V而改變的可變負電阻,從而提供了一種保持電流恒定的方法.

更為重要的是,PRM的電阻是有效電阻,而不是真實電阻,這意味著功率損耗非常小,而且不是有效電阻值的函數.因此,大部分功率都消耗在LED上,使得這個解決方案同它所使用的LED一樣有效且高效.

這個解決方案的一些缺點包括其復雜度明顯比圖1所示的解決方案要高,因此它的正確實施需要更多的關注和控制.復雜度的增加也帶來了成本的提高,因此這個解決方案更加適用于大功率LED,在大功率LED中節省的功率(以及LED運行中的電能成本)能夠更容易地彌補掉增加的成本和復雜度.

最后,對于LED不同的電源要求,有從簡單到復雜的不同的解決方案可供使用.圖1所示的電阻型限流器簡單、成本低,但對大功率LED而言它效率低,不適用.

圖2所示的可調節的電流源可以使效率和尺寸達到最佳,但它們需要更高的成本,并增加了復雜度.可調節的電流源提供了附加優勢,如不受輸入電壓波動影響,對總體系統目標而言這些附加優勢可能重要,也可能不重要.LED電源的設計人員應該注意到可用于給LED供電的不同方案以及整個系統的目標.
(圖片貼不上去,詳見:LED應用的電源要求.doc)