大功率LED照明驱动以及智能调光电路探究设计.doc

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1、大功率LED照明驱动以及智能调光电路探究设计【摘要】LED灯作为高效优质照明光源，能提供更环保、更节能、高效照明品质，发展前景广阔。本文通过分析LED灯结构特点、驱动要求及调光方式，分析了SMD802PWM控制器的驱动电路设计，最后阐述了大功率LED照明智能调光电路。【关键词】LED照明驱动；智能调光；电路LED照明使用安全可靠，环保无污染，且维护相当方便,业界专家认为此项技术将成为未来照明的主流。LED属于非线性器件，导通过后只需稍微改变一下电压就能增加很多电流，所以微小的电压反应也会极大的影响LED工作情况，如

2、电流过大极易发热损坏。LED驱动的最佳方式是采用恒流源驱动，这样电流不会受到LED参数离散性、环境温度、电压的影响，确保电流一直处于恒定状态，可以将LED的优良特性表现出来。驱动电路具备较高的功率、效率因数，将较小的谐波电流注入电网，可以有效减轻电网供电质量产生的影响，而且体积小、成本低、重量轻。LED照明中不可或缺的一部分就是智能化调光部分，它是LED照明驱动器发展的趋势。一、LED灯结构特点LED灯主要由配光系统、散热系统、驱动电源和机械、防护结构几部分组成［1］。配光系统包括发光源（LED灯板）、均光罩（灯壳

3、）；散热系统包括内外散热器、导热板等；驱动电源输入的是市电交流电，包括线性恒流源和高频恒流源；机械、防护结构包括散热器、绝缘套、均光罩等。LED灯壳分为多头组合式、分裂式和整体式等多种形式。二、LED照明的驱动要求、特性和调光方式理论上LED的照明光效为3001m/W,不过目前市场化水平仅达到了1201m/W,其导通电压大约为3.0-4.3V,以PN结为核心，当LED±加载的电压比导通电压小时，LED上基本上不会有电流通过，导通LED之后，依据正向电压指数变化规律，正向电流会产生相应的改变，即便是很小的电压也会引发

4、极大电流变化。如导通区电压由80%的额定值变为100%,电流怎会发生相应的变化，从0%的额定值变为100%【2】。LED的相对光通量与正向电流IF之间的关系如图1所示。如图两者之间是正比关系，对LED正向电流实施控制就能够调整发光亮度。当LED以恒压源进行驱动时，小电压也能引发大电流变化，所以仅适用小功率范围，而大功率、高要求状况下均采用恒流驱动。LED的发光亮度会伴随工作时间的长短而改变，工作时间长，亮度减弱，电流增加，光效减少，因此亮度和驱动电流为饱和关系。当电流达到70%-80%之后，会转化成热能，这是最适宜

5、的驱动电流［3］。恒压驱动及PWM调光时电流最大W3倍最小电流，超过这个范围会降低LED使用寿命。目前市场上LED单个功率多为90%的转换率；能满足不同负载要求，对于多个串联大功率IED同样适用；用户可设定开关频率，范围25kHz-300kHz；适用模拟调光和PWM调光，内部设有过载保护、欠压锁存保护，确保工作温度可是控制在40°C-80°Co1•工作原理图2表示SMD802内部结构、外围元器件电路。电压输入之后可直接到达VIN端，主要的内部结构组成部分有：7.5V线性稳压器、振荡器、电压比较器（2个）、250mV

6、基准电压、RS触发器、消隐电路等组成；主要的外界元器件为：R0SC（确定振荡器频率）、采样电阻RCS、续流二极管D1、开关管Q1、电感L1、稳压器外接电容CDD等。如VDD电压〉VL0,输出为高电平，通过对外部功率峰值电流进行限制实施工作。因外部电流采样电阻串联功率MOSFET源极，所以电压消除电路会将信息反馈至CS脚，一旦CS脚电压比设定的阈值电压大，会自动结束GATE驱动信号，断开功率管。通常内部设定峰值电流阈值电压为250mV,软启动将电容（1个）连接在LD脚上，电压会依据设定的期望速率上升，保证输出电流逐渐

7、上升。四、LED照明的智能调光应用方式大功率LED照明适宜采用电流If幅值不变（LED工作电流)，仅仅改变If,对电流脉冲单位时间内宽度进行调整实现智能调光，不用改变光谱，不会产生白光偏色。一般采用以下方式［7］：1.频率调制方式保持矩形脉冲电流宽度不变，仅仅将单位时间内LED±的矩形脉冲电流个数改变，促使平均电流发生较大范围变化，实现大范围的LED亮度调节。2•脉宽调制方式这是一种常见的LED亮度调节方式，把LED上的矩形脉冲电流宽度改变，促使平均电流发生较大范围变化，实现大范围的LED亮度调节。3.位角调制方式

8、利用一串二进制序列脉冲，依照位值比例对每一位序列脉冲宽度进行延展，将单位时间内在LED上所占的位值延伸宽度进行改变，促使平均电流发生较大范围变化，实现大范围的LED亮度调节。图4表示的是应用PWM信号进行LED亮度控制的电路。IC的EN端子可以实现开关变换器开/关运行，在此基础上施加PWM信号，能实现LED以某种速率进行开/关，获得调节LED亮度功能。利用A