|
|
極管(LED)因其高效節能等優點成為取代白熾燈等傳統光源的綠色光源，但LED驅動電路常包含紋波電流輸
出，影響了其優異性能。文章旨在研究紋波電流對LED光輸出和光效的影響，從而對LED驅動電路的設計具有指導意義。
關鍵詞紋波電流；發光二極管(LED)；光效
0 前言
白光發光二極管(LED)自從問世以來就受到照
明業界的廣泛關注，近年來隨著其光效的不斷提升和
成本的逐步下降，更是被大量運用于普通照明領域。
白光LED因其光效高、壽命長、無污染等優點成為取
代白熾燈和熒光燈等傳統光源的新一代綠色節能光源。
但是，LED的驅動方式和其他傳統光源大為不同。
一般來說，LED需要恒流驅動，以確保其工作在最佳
狀態，這也成為了LED取代傳統光源過程中的一道門
檻。白熾燈無需外置驅動器，可直接由市電驅動，也
可由直流驅動，可以說其對驅動的要求最低，使用也
最為簡便。熒光燈驅動電路需要鎮流器外加啟輝器，
若使用電感鎮流器，則無需復雜的電路設計，總的來
說熒光燈的使用也較為便易。LED因其工作在直流條
件下，而且其正向導通電壓低，無法由市電直接驅動。
根據其在不同條件下的使用，需要AC—DC或DC-DC
轉換器來驅動LED。
現市面上絕大多數的LED驅動電路都不可避免地
輸出紋波電流，也就是說LED并非工作在真正意義上
的直流電流下。但若要提供真正的直流電流，則需要
復雜的電路設計和高昂的電路成本。在這樣的背景下，
研究紋波電流對LED性能的影響可以對LED驅動電
路的設計提出指導意見，以確保LED仍能保持其優異
性能的前提下盡可能地簡化電路設計，節約電路成本。
1紋波電流的形成原因
紋波電流的定義是疊加在直流電流穩定量上的交
流分量。造成轉換器輸出紋波電流的原因共有5種 ：
(1)開關高頻紋波
主要來源于高頻功率開關變換電路。
(2)輸入低頻紋波
主要由低頻交流輸入造成，通常出現在AC—DC轉
換器中。
(3)由寄生參數所引起的共模紋波
通常由于功率器件與散熱器間、變壓器原副邊之
間的寄生電容以及導線上、變壓器與機殼地之間等存
在著寄生電感或寄生電容。當有一定的電壓作用在功
率器件上時，就會產生共模紋波噪聲。
(4)器件開關過程中產生的超高頻諧振噪聲
這是由于在開關過程中，開關器件和功率器件上的
寄生電容和電感諧振而形成的，頻率一般為1～10 MHz。
(5)閉環控制引起的紋波噪聲
開關電源通常需要對輸出進行閉環控制，控制環
路設計不當，可能會引起調節器的振蕩或自激，產生
附加紋波，使輸出紋波含量增加，此類紋波沒有固定
的頻率。
對于現在市面上的多種LED驅動電路而言，例如
BUCK、BOOST、SEPIC等電路拓撲結構，開關高頻
紋波在輸出紋波中占主導地位，紋波輸出是這些電路
拓撲的固有特性，難以徹底消除。若驅動電路設計不
合理，還會出現因寄生電容和電感諧振造成的超高頻
諧振噪聲以及因閉環控制引起的紋波噪聲。
2紋波電流對LED性能影響的研究與分析
Ron Lenk和Carol Lenk翻研究了紋波電流對LED
光輸出的影響。實驗中分別用直流和帶交流紋波分量
的直流去驅動LED 并保證兩者的均方根相同。LED
被放在積分球內測量光通量，結果發現當存在紋波電
流時，LED變暗且光效下降。他們對此做出以下分析：
紋波電流對LED光效的影響可以從兩方面起作用，其
一是正向電壓隨正向電流的增大而增大，紋波電流的存
在使得電流瞬間值在某些時刻超過電流平均值時LED
消耗功率增大；其二是電流越大，LED效率越低。這
兩者結合到一起就造成當消耗功率升高時LED效率反
而降低，通過加權平均進一步降低了LED的光效。
Lei Hart和Nadarajah Narendran四研究了三角波
和正弦波對LED光輸出和光效的影響。文中定義紋波
|
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
