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LED驱动器IC为何必然替代偏压电阻器

发布者:topday   发布时间: 2009-10-15 16:54 浏览次数: :

       利用简单的电阻器限制 LED 串中的电流看似最为经济和简便, 那么为何还要费尽心思地使用线性驱动器IC?实际上,线性驱动器所带来的益处
很多,具体包括:
● 避免使用复杂、昂贵的器件(补偿不断变化的正向电压需要不同型号的电阻器) 。通过脉宽调制(PWM)方式调节亮度。
● 由于可采用不稳定的系统电源,降低了系统成本。
● 减少了所需的板卡空间。
● 使用更多的LED, 提高了系统效率。
● 理想的LED偏置和保护功能,最大限度延长使用寿命。在许多应用中,例如标志牌、彩虹管、广告牌、建筑照明灯、汽车照明灯、飞机照明灯等, 线性驱动器都可满足相关应用的需求。除上述优势外,对于采用电池供电且需要对电源电压进行升压的移动设备,线性驱动器也有其局限性。下文将介绍该线性 LED 驱动器的优势,并为 LED 驱动器的部署提供建议。

恒流优势
       由于具备二极管特性,LED需要恒定电流源,而不是恒定电压源。利用串联电阻器使LED电流保持恒定需要很大的电阻器压降,因此会降低系统效率。另一方面, 如果系统电压或LED正向电压发生变化, 串联电阻器的小电压降会导致所需的LED电流出现较大偏差。维持恒定的LED电流,可防止因系统电压或LED正向电压变化产生的过流所导致的过热使LED受损。 根据不同的LED正向电压调整串联电阻器,这种方法已经过时。LED驱动器有助于提高整个系统的亮度精确度, 同时最大程度减
少发光质量的降低。
 

图1显示采用三个标称正向电流为
图1 串联电阻器LED驱动vs恒流LED驱动器
TLE4242

       350mA 的 LED的汽车应用。选择串联电阻器困难很大:在低电池电压条件下,正向电流较低,LED亮度不足。如果出现瞬变(负载突降、双电池) ,LED
很可能受损。在低电池电压条件下,恒流源可防止 LED 受损,提供更强的亮度。

极低压降提高系统效率

       LED 串中的最大 LED 数量主要取决于电阻器或LED驱动器的压降。 如果采用电阻器,要想获得最恒定的电流需要较大的压降。然而,这就意味着要产生热量而不是光。 线性LED驱动器可以较低的压降,提供恒定电流,这样就可以在LED串中使用更多的LED, 提高整个系统的效率。 TLE42xx系列的典型压降为0.5V,最大压降为0.7V, BCR4xx系列的典型压降为 1.2V,最大压降为1.5V。无须无源滤波组件与通过升至高压为长 LED 链路供电的开关模式转换器不同, 并联LED串独具优势:由于线性驱动器不发光,因此无须采用无源滤波组件。

用作高侧开关TLE4241和TLE4242 LED驱动器在关断模式下, 静态电流不足1μA,这使得它们适合用作高侧开关。通过PWM调节亮度采取两种途径调节LED的亮度:调节LED的正向电流水平或对预定义正向电流进行PWM调节。鉴于以下两点原因,建议不要采用调节正向电流的方法。

        首先,LED在亮度范围内,并没有在最佳效率点工作。其次,正向电流不同于标称LED电流可能会导致输出的灯光颜色改变。PWM亮度调节通过低频PWM信号调节LED输入,可解决上述两个问题。LED在单电流驱动电平条件下导通, 其亮度可通过改变LED导通的平均时间进行调节。根据负载周期,该频率不应低于 2 00Hz;通常情况下,500Hz~1kHz足以使用。PWM控制装置集成至 T LE 4241、T LE 4242 或BCR450等单芯片解决方案。BCR40xLED驱动器系列允许通过外部数字晶体管完成PWM亮度调节。

 

 

 

LED诊断
为了识别故障LED, TLE42xx系列可在状态输出条件下, 指示开路负载情况。 它还可直接与采用至VCC的上拉电阻器的微处理器连接。图2和图3为采用英飞凌LED驱动器的不同应用。保护与安全LED通常具备正温度系数, 即LED正向电压随着LED温度的升高而降低,导致LED随着温度上升而消耗更大的电流。这将潜在地导致热量失控和LED损毁。 因此, 需要对二极管电流进行控制,使其保持恒定。TLE4xxx 与 BCR4xx 线性恒流LED驱动器适用于恶劣的环境, 例如交通照明、建筑物照明、铁路、交通或汽车应用。 该产品允许瞬变电压高达 4 5V(由型号决定) , 可在高达150℃的结温下工作,可承受很高的发热温度。 如果系统出现故障, 过流与过温保护功能可保护IC 及其 应 用。TLE4xxx 系列能够承受反向连接电源电压。
散热与传热

在系统电压不断变化的条件下,为了最大限度减少热量,获得恒定亮度,LED正向电压最大值应接近 (但等于或低于)供电电压减去LED驱动器压降。当LED正向电压为最小值, 输入电压为最大值时,LED驱动器的损耗最大。有几种散热和防止 PCB 出现温度梯度的方式:
● 并联使用几个小型且经济实惠的封装,但需使其在PCB上各自分离。
●  使驱动器电路与功率晶体管分离。 该原理也可使功率晶体管适应实际所需的二极管电流。
● 采用高性能 TAB封装(如小型SCT595 或大型 TO263 封装) ,实现与PCB良好的热接触,将热阻降至最低。
总结
利用线性恒流 L ED 驱动器驱动LED是最经济有效的方法。 它的灵活性以及技术优势可提高效率,优化系统成本,促进LED应用的普及。
 

图 3 TLE4241 LED驱动器具备 PWM控制和开路负载检测功能EPC

本文链接:http://www.leddianyuan.com/jishuzixun/2009/1015/130.html

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