介绍一种高效的LED驱动电源设计方案

值（而不是安培值）才是重点。测量电流是很容易的，而相对的，测量光则需要昂贵的大型设备，如图2所示的积分球，而大部分电子工程师对积分球都不太了解。

　　图2：光学积分球截面图

　　另外，即使容差为±0.1%的电流源（其价格会相当高）有巨大的市场价值，它对在实际光输出中产生严格的容差值上没有什么作用。通过观察LED 光通量的分档可以确定这一点。表1给出了世界三大顶级电力光电半导体制造商的高端冷白光LED在350mA和25？C条件下的光通量分档结果。注意最后一列是各分档的容差平均值，而不是所有光通量分档范围内的容差。

　　表1 世界三大顶级电力光电半导体制造商的高端冷白光LED在350 mA和25？C下的光通量分档结果。

　　计算光输出精度

　　了解到来自单个通量分档的LED光输出会有±3%到±10%的容差之后，系统工程师可能会因此得出结论：驱动电流容差值必须是越严格越好。然而从统计学角度来看，该观点并不正确。一个常见的但不正确的假设是：任何值的整体容差都等于最坏条件下各值的简单累加。为LED供电的电流源的容差和LED 光通量的容差是互不相关的 - 它们在最初阶段就已相互独立。对于不相关的两个因子X和Y，整体容差Z并不是X和Y的容差之和，而是应该利用下述表达式进行计算：

　　表2和图3给出了整体容差和假设电流源容差的对比情况，此时假设LED光输出在350mA的区域内随前向电流呈线性变化。

　　图3：整体容差和假设电流源容差的对比情况。

　　根据方程（1）可以发现，最低容差因子的作用大于其他，而且实际的整体容差值要远优于各个因子在最坏情况下的容差和，尤其是当其中一个因子远好于其他因子时。由图3可知，电流源容差的最合理目标是将其控制在LED光输出的容差范围内。请记住：出于成本考虑，许多灯具会使用来自不同分档的LED。表3列出了相同LED所具有的最高两档、三档、四档光通量分档下的容差值。

　　表3 相同LED所具有的最高两档、三档、四档光通量分档下的容差值

　　调光控制

　　LED制造商和他们的分销伙伴正努力地改进产品的光通量容差，在合理的成本范围内提供更细的分档。对于那些希望产品可使用5年或50，000个小时，并在使用期内保持整体光输出不变的设计师而言，即使想满足最密集的通量分档和设定0.1%的容差电流源也很难实现。因为热量和随着时间延长而产生的性能衰减等两个重要因素会降低LED的光通量，即使电流源容差和LED光通量容差都达到0.001%也无法解决该问题。考虑到这些损耗，高质量固态照明产品设计师必须找到具有额外反馈回路的电源，也即找到热量和光源。为此需要进行调光控制，那些可以对输出电流进行线性控制和PWM控制的集成电路便成为最佳选择。

　　例如，美国国家半导体的LM3409和LM3424都是LED驱动器控制IC，它们是适用于半导体照明的第二代电流源。两款产品均可通过可变电阻器或电压源来控制平均的LED电流值，并且可为PMW调光信号提供专门的输入信号。除了线性控制回路外，LM3409和LM3424的模拟调节功能也令系统设计师可以在权衡输出电流精度及尺寸、成本和电流检测电阻的功耗间做出自己的选择。图4所示的LM3409/09HV控制降压电路，是功率LED驱动器中最常用的电路模式。图5中的LM3424可以作为升压稳压器LED驱动器，也可以作为降压/ 升压、SEPIC、反激式甚至是"悬浮"降压电路。

　　图4：LM3409/09HV降压LED驱动器

　　图5：LM3424升压LED驱动器

　　需要光控制的应用领域

　　路灯是一个很好的光源示例，因为它有严格的法定标准限制。对于公路用路灯，欧盟国家规定了其最小和最大的光输出及照明模式。对于符合此规定并提供五年或更长使用寿命的LED路灯来说，设计时必须考虑到热量引起的即时光通量损失，以及更长时间下性能下降带来的通量损失。

　　一种很自然的方法是使用光传感器，比如构成线性控制回路的光电二极管。在系统启用的第一天，就应该只使用整体可用驱动电流的一部分，这样做是考虑到随着时间推移，驱动电流将慢慢增至一个上限，籍此保证光输出恒定。可以将光电二极管偏置，并转换为一路脉宽调制信号，这将有助于在调光范围内维持更加恒定的相对色温，其线性控制回路更加简单，一般而言调光范围也比较小。根据不同的时间、运动传感器或其他节省功耗的措施，对光输出进行控制时，PWM控制将更加有用。图6给出了具有更长寿命、光输出恒定的LED灯的假定原理框图。

　　图6：PWM（脉宽调制）用于日/夜控制，线性控制用于光输出。

　　本文小结

输出电流精度只是评价LED驱动器性能的一