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善用每一分預算

正确量測LED電源

二次節能

 

善用每一分預算

理想的電源是成本不高,效率能達到100%,並且不佔用空間。電力電子工程師習慣了從客戶那裡聽取意見,他們也會盡最大力量去滿足那些要求,力圖在最小的空間和預算範圍內進行系統設計。在進行LED驅動器設計時也不例外,事實上它面對更大的預算壓力,因為傳統的照明技術已經完全實現了商品化,其價格已經非常低廉。所以,花好預算下的每一分錢都非常重要,這也是一些電力電子設計師工程師被老習慣‘引入歧途’的地方。要將LED電流的精確度控制到與數位負載的供電電壓的精度相同,則會既浪費電,又浪費錢。100mA1A是當前大多數產品的電流範圍,特別是目前350mA(或者更確切地說,光電半導體結的電流密度為350mA/mm2)是熱管理和照明效率間常採納的折衷方案。控制LED驅動器的積體電路是矽基的,所以在1.25V的範圍內有一個典型的帶隙。要在1.25V處達到1%的容差,亦即需要±12.5mV的電壓範圍。這並不難實現,能達到這種容差或更好容差範圍的低價電壓參考電路或電源控制IC種類繁多,價格低廉。當控制輸出電壓時,可在極低功率下使用高精度電阻來回饋輸出電壓(如圖所示)。為控制輸出電流,需要對回饋方式做出一些調整。這是目前控制輸出電流的唯一且最簡單的手段。

正確測量LED供電電源

封閉實際光輸出的控制回路

標準電源設計中常見的習慣

 

 
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LED 電阻推動

LED 驅動芯片 LED電阻推動

LED 電阻推動

要推動LED就要控制流過LED的電流,基本推動方法就是將LED跟電阻串聯,以電阻限制電流在一定的範圍內。這個方法好處是簡單、成本低,但缺點是不少能量在電阻轉化為熱能而浪費掉,而且LED的光度也隨著溫度、電壓、LED生產時的特性差異而有比較大的變化。

以電阻控制LED電流時,其電阻計算方法如下:Fig-1

由於LED與電阻串聯,流經電阻之電流=流經LED之電流,因此  Fig-2

而需電阻值為:Fig-3

當中:
I_R 為流經電阻的電流,
I_D 為流經LED的電流,
V_s 為電源電原,
V_f 為LED的順向偏壓。

當多於一枚LED時,最好使用串聯接法,這可使不同的LED都有相同的電流,總順向偏壓在串聯時就等於各LED順向偏壓的總和。LED順向偏壓的總和越接近電源電壓,電流就越不穩定。如果LED的數目多至其所需總順向偏壓接近或高於電源電壓,那就需用多個限流電阻分別對個別LED串作電流控制。

LED並聯非不可行,一般都盡量避免,因為生產過程做成的特性差異會使每枚LED的順向偏壓有輕微的分別,但並聯時各LED的順向偏壓一樣,流經各LED的電流就會有差異而導致光度、壽命不一致,所以需要把LED作特性配對才能保持光度接近,對零件供應、成本等造成壓力。