新型白光LED模组驱动电路的设计

白光LED灯驱动电路设计摘要对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。

作为一种新型的光源，白光LED更具有无污染、长寿命、耐震动和抗冲击的鲜明特点。

虽然白光LED的发光效率正逐步提高，但是LED灯配套的驱动器性能不佳，故障率高，成为了LED推广应用的瓶颈。

本文介绍了一种照明用LED高效驱动电路的设计方法。

本设计采用单独的驱动电路。

通过脉宽调制方式来调节LED灯的亮度；采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性好、驱动效率高，保证了该驱动板在不同场合、不同区域都能正常使用。

关键词：LED；照明；高效；驱动White LED lamp driver circuit designAbstractFor general lighting, people need more white light sources. As a new light source, white LED with pollution-free, long-life, vibration and shock resistant to the distinct characteristics. At present, the luminous efficiency white LED is gradually improving, the commercialization of the device has reached the level of the incandescent lamp, but the fact should not be overlooked that the LED lights and supporting, the driver did not keep up with a timely manner, the drive circuit poor performance, fault Rate is high and promote the use of LED become the bottleneck, there are many technical issues need to study and solve.This paper introduces a kind of LED lighting efficiently driving circuit design method. This design USES the separate drivers circuit. Through the pulse width modulation way to adjust LED lamp brightness, Using power switch mode, the input voltage range, anti-jamming good, driving with high efficiency, guarantee the driven plate in different situations, different regions can normal use.Keywords: LED; Lighting; High-efficiency; Driver目录摘要 (1)引言 (3)第一章绪论 (4)1.1 LED的结构以及发光原理 (4)1.2 LED用途介绍 (4)1.3白光LED灯的特点 (6)1.3.1 白光LED灯的优点 (6)1.3.2 白光LED灯的缺点 (6)1.4 我国白光LED发展前景 (6)第二章白光LED灯驱动电源 (8)2.1 LED驱动电源要求 (8)2.2 LED电源的分类 (8)2.3 恒流驱动的理由 (9)第三章 LED驱动器 (12)3.1 白光LED驱动器的要求 (12)3.2 驱动器的分类 (12)3.2.1 恒流源 (13)3.2.2 电荷泵 (13)3.2.3 开关电源 (14)3.3 驱动电源效率 (15)第四章 LED驱动电路设计 (17)4.1 芯片LM3402/LM3402HV电路性能 (17)4.2 PWM调光 (18)4.3 输出开路 (18)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (21)附件一实物照片 (22)引言“绿色照明”是20世纪90年代初提出的照明领域的新方针，它是从节约能源、保护环境的角度提出的。

白光LED串联与并联驱动方案白光LED可以采用串联，也可采用并联连接方式，两种解决方案各有优、缺点。

并联方式的缺点是LED电流及亮度不能自动匹配。

串联方式可以保持固有的匹配特性，但需要更高的供电电压。

红光LED和绿光LED的正向压降为1.8～2.4V（典型值），一些常用电池即可提供足够高的电压，直接驱动这些LED。

然而，白光LED的正向压降为3～4V（典型值），故通常需要一个独立电源供电。

在串联配置中，LED的数量受驱动器的最高电压限制。

若最高电压为40V，在串联配置中根据白光LED的正向电压，这一最高电压最多能够驱动10～13个白光LED，驱动电流的范围是连续状态的10～350mA。

这种配置的优势是串联白光LED可以用单线传输电流。

其缺点是：当PCB空间受限时（特别是高功率时），铜导线上的电流密度是个问题，而且如果在串联模式中一个白光LED发生故障，所有白光LED都将被关掉。

但是，从设计角度看，如果有屁个白光LED，就要将电池电压提升到n×UF，所以必须采用升压结构。

可以利用电感元件精确地监控电流斜率，从而限制由菲受控瞬间电流产生的EMI。

典型的升压拓扑结构如图1所示。

图1 基于电感升压变换器的LED驱动器在并联配置中，特定阵列中的白光LED数量受到驱动器封装水平和连接器引脚数量的限制。

另外，在白光LED并联时，必须对每个白光LED进行电流控匍，以确保各白光LED 之间的匹配非常适合特定应用场合。

实际上，两个白光LED间电流流不一致的程度超过10％以上时，将影响彩色LCD显示图像的质量（白光LED作为LCD的背光源）。

在串联配置的两个白光LED中并不存在两个白光LED电流不一致的问题，因为流过两个白光LED的电流是相同的。

此外，并联配置能够利用电荷泵技术，用2个陶瓷电容将能量从电池传输到白光LED 阵列。

除了电荷泵变换器以外，每个白光LED控制器还包含一个电流镜像，此电流镜像的性能是白光LED间良好匹配的关键。

编号：__________基于LED白光照明模组驱动电路设计方案（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日由于当前温室效应和能源危机的影响，使得人们对节能技术越来越关注。

LED照明具有节能、寿命长等优点，LED 照明技术作为新型绿色照明技术，目前的应用日趋广泛。

LED 的白光照明通常是使用蓝、绿、红三原色多芯片LED模组构成，由于这种LED模组中每种LED芯片的老化特性不同，因此色温会随着时间和温度而发生变化。

这就给白光LED的使用带来了限制。

1 白光LED模组的驱动对于传统光源的驱动方式丽青，大都是以恒定电压的形式存在，这就使得传统光源的驱动十分简单。

在线性范围内，LED的发光强度与其驱动电流及正向压降成正比，并随着温度而变化，这就需要恒定的电流来驱动LED。

除此之外。

白光LED模块有一个重要的指标，就是色温。

色温以温度K来表示，某光源与黑体的颜色相同时，就把黑体当时的温度称为该光源的色温。

白光LED色温取决于所发出的白光中3种色彩成分的构成比例。

为了调节白光LED模组光源的色温，就需要对白光LED 模组里中的蓝、绿、红3个LED芯片的驱动电流进行单独控制，就需要3个独立的恒流驱动电路。

目前，恒流驱动电路一般都采用开关模式的PWM控制器来实现，其驱动电流的调节主要分为模拟调节方式和PWM调节方式。

模拟调节方式是利用PWM控制器来对驱动电流进行调节，以稳定LED的驱动电流，得到稳定的输出光强。

由于通常PWM控制器的反馈控制信号是一个电压值，所以模拟调节是利用一个测量电阻对输出驱动电流进行采样，并将其转换为反馈电压信号，通过PWM控制器对反馈电压的稳定，从而达到稳定输出驱动电流的目的，电路原理图如图1所示。

使用模拟方式调节输出电流来调节LED输出光强的方法存在一个很大的问题：由于LED的输出波长会随着LED的驱动电流改变而发生变化，这样在不同的输出光强下，白光LED 模组的色温就会发生变化。

白光LED驱动电路的设计分析作者：李飞湘来源：《科技创新导报》 2013年第23期李飞湘(华为技术有限公司广东深圳 518108)摘要:该文在对白光LED发光机理进行研究的同时，进行了白光LED驱动电路结构的探究。

围绕白光LED照明驱动电路设计这一重点，设计并实现了基于LT3755系列芯片的一种驱动电路方案。

该方案经验证能有效驱动LED照明电路，提高驱动电源的转化效率。

关键词:白光LED 恒流驱动电路 LT3755芯片中图分类号:TN312 文献标识码：Ａ文章编号：1674-098X(2013)08(b)-0031-01LED照明是一种新型照明方式，具有使用寿命长、发光效率和强度高等优点，且节能环保，有绿色光源之称。

白光LED在照明领域有着巨大的优势，目前在景观照明、指示性照明、背光源等领域得到了广泛应用[1-2]。

由于LED的固有特性以及对驱动电流的严格要求，怎样确保白光LED驱动电路的可靠性与高效性，是当前值得研究的一项重大课题。

1 白光LED的发光原理白光LED的发光方式如下：能通过荧光粉把蓝光LED或者紫外UV-LED的蓝光、紫外光转变成双波长或者三波长白光；还能通过不少于2类色光的LED组合构成白光。

于蓝色LED表面进行黄色荧光粉的涂抹，蓝色LED本身的光通量较低，激发黄色荧光粉之后出现的白光光通量达到蓝光的八倍。

多数厂家运用有效的工艺进行白光LED的生产；采用三基色原理通过适当调整蓝、绿、红三种灯光的发光比例进而达到复合出白光的效果[3]。

为了做好本课题，了解发光原理的同时，还要熟悉LED的驱动要求。

2 LED的驱动要求LED与普通的白炽灯不同，LED是1.5～3伏的低电压驱动。

很多LED驱动芯片通常最大输入电压处于40±2V左右，于是白光LED和市电(AC220V)连接当成照明光源运用之时，要通过AC-DC实施降压，进而与40V驱动芯片进行匹配。

由于目前交流电的有效电压为220V，所以LED驱动电路的实现必需满足380V以上的高压集成电路制造工艺要求。

常见的白光LED驱动电路图常见的白光LED驱动电路图图1所示为常见的4种白光LED驱动电路，白光LED的正向电压怖的差异会因为所采用的稳压线路不同而对电流的稳定精确度造成不同的影响。

图2所示的是曲两个生产厂中各选3个共6个白光LED的正向电流与正向电压的特性曲线,稳压器输出负载曲线与特性曲线的交叉点就是稳压点。

图1 常见的白光LED驱动电路图1（a）所示电路利用电压源变换器与限流电阻来控制白光LED 的电流，该做法的优点是可以选用多种稳压器，同时只需将稳压器的一端连接到白光LED上；缺点是由于限流电阻所带来的功率耗损以及白光LED的正向电流没有被精确控制9因此效率不佳。

从图1（a）看出，采用该电路驱动6个白光LED时，6个白光LED的电流变化范围为14.2～1 8.4mA，A厂产品的平均亮度比B厂大约高2mA。

图1（b）所示电路实现了对LED电流的控制,其中限流电阻则用来控制各LED间电流的匹配。

该电路对于同一生产厂同批次的LED来说匹配精度较高，而对不同生产厂不同批次的LED来说匹配精度较差。

从图1（b）看出，采用该电路驱动6个白光LED时，6个LED的电流变化范围为13.8～20.2mA，但是A厂产品间的差异更小，同时A厂与B厂的平均电流都大约为17.5mA。

因此，图1（b）所示电路的缺点是限流电阻有Γ定的功率消耗，同时白光LED的电流也无法实现高精度的匹配。

图1（c）所示电路则独立控制每个白光LED的电流而不需使用限流电阻。

在这里，电流的稳定精度与匹配度由每个独立的电流控制器的精度所决定。

采用MAX1570变换器可达到2％的电流精度以及0.3％的电流匹配度。

从图2（c）可看出，采用该电路驱动6个白光LED时，6个白光LED的电流稳定在17.5mA。

取消限流电阻虽然可以节省电路板空间，但在稳压器与白光LED之间增加了4个连接点。

图1（d）所示的则为采用电感升压式变换器来稳定白光LED电流的电路，其中反馈电压可以将电流检测电阻的功率损耗降到最低。

第31卷　第5期2009年10月电气电子教学学报J OU RNAL OF EEEVol.31　No.5Oct.2009一种用于白光L ED 驱动芯片的软启动电路设计张　蕾,王志功(东南大学射频与光电集成电路研究所,江苏南京210096)收稿日期:2009203209;修回日期:2009205207作者简介:张　蕾(19842)女,硕士研究生,主要研究方向是模拟集成电路设计方面,E 2mail :zhanglei -seu @hot 王志功(19542),男,博士,教授,主要从事射频和光通信用集成电路设计等研究工作,E 2mail :zgwang @摘　要:本文提出了一种用于白光L ED 驱动芯片的软启动电路,限制启动时流入芯片的电流和输出端的电压过冲。

该电路具有强的控制启动能力、结构简单、启动电流小。

后仿真结果表明,基于0.35μm CMOS 工艺模型参数,在3.3V 电源电压下,该软启动电路软启动的时间典型值为2ms 左右,输出电压将稳定为200mV 。

关键词:光源;L ED 驱动芯片;启动电路中图分类号:TN432 文献标识码:A 文章编号:100820686(2009)0520057204Design of a Soft 2Start Circuit for White L ED DriverZHANG Lei ,WANG Zhi 2gong(I nstit ute of R F 2&O E 2I Cs ,S out heast Uni versit y ,N anj ing 210096,China )Abstract :In t his paper a soft starting circuit for white L ED driver is presented.It eliminates t he overshoot of t he current or t he outp ut voltage during start 2up time.This soft starting circuit cont rols t he start 2upeffectively wit h a simple st ruct ure and a tiny start 2up current.It is designed in 0.35μm CMOS p rocess wit h 3.3V power supply.The post 2simulation shows t hat a start 2up time is 2ms and t he outp ut voltage is 200mV.K eyw ords :light source ;L ED driver chip ;starting circuit 作为新兴的固态光源,白光L ED 具有无污染、高效率和使用寿命长等优点。

led照明驱动电路设计与实例精选LED（Light Emitting Diode）是一种半导体光电器件，在现代照明领域得到广泛应用。

要实现LED的照明功能，首先需要设计相应的驱动电路，以保证LED的正常工作。

本文将介绍LED照明驱动电路的设计原理和实例精选。

LED照明驱动电路设计原理LED照明驱动电路的设计原理主要包括功率转换和电流控制两个方面。

1.功率转换：LED照明需要将输入电源的直流电能转换为适合LED的电流和电压。

常见的功率转换方式有线性功率转换和开关功率转换两种。

线性功率转换方式简单，但效率低，常用于小功率LED照明。

其中，电阻器限流电路和电流源限流电路是两种简单的线性驱动电路。

电阻器限流电路通过串联电阻器来限制LED的电流，但有功率损耗大的缺点。

电流源限流电路通过电流源和电阻器来限制LED的电流，有着更好的稳定性和效率，但制作复杂。

开关功率转换方式包括开关转换器和开关稳流源两种。

其中，开关转换器常见的有降压型、升压型和降升压型。

降压型开关转换器是最常用的驱动方式，将输入电源的电压通过开关元件和电感器转换为合适的电流和电压供给LED。

升压型开关转换器将输入电源的电压升高后供给LED，用于高亮度LED或串联LED。

降升压型开关转换器既能将输入电压降低，也能将输入电压升高，被用于某些特殊应用场景。

2.电流控制：为了保证LED的亮度稳定，需要通过电流控制来调节LED的工作电流。

常见的电流控制方式有恒流源控制和PWM（脉宽调制）控制。

恒流源控制通过稳流电源或电流源来提供固定的工作电流，保证LED的亮度稳定。

PWM控制通过调节开关元件的导通时间占空比，控制LED的亮度。

PWM控制有较高的效率，但可能引起视觉疲劳或视觉闪烁。

LED照明驱动电路实例精选以下是几个常见的LED照明驱动电路实例：1.电阻器限流电路电阻器限流电路是最简单的LED驱动电路，将LED直接与电源串联，通过串联电阻器来限制电流。

但由于电阻器会有功率损耗，效率较低，只适用于小功率LED照明。