恒流驱动LED led驱动恒流源电路

1.已知经典线性恒流源所有电源分为恒压电源和恒定电流电源两种。恒压电源输出电压稳定，随着输入电压和负载的变化不会发生变化。恒定电流电源的输出电流是恒定的，随着输入电压和负载的变化不会发生变化。LED螺栓放大器特性是具有负温度系数的半导体二极管，恒压电源如果采用供电，电流会越来越大而烧毁，因此必须采用恒定电流电源供电。其实现方法有开关型和线性型两种。开关型的优点是效率高(90%左右)，缺点是元件数多、可靠性低、体积大、成本高，线性恒流源相反元件数少、可靠性高、体积小、成本低、缺点效率低、只有85%左右。

2.线性恒流源的效率线性恒流源的效率随着输入电压的上升而降低。其典型的效率曲线在市电电压为220V的情况下，其效率只不过是85%。但是，输入电压越低效率越高，所以把线性恒流源当做220V时有效率变高的可能性吗?这需要详细调查线性恒流源的电路结构和性能。

3.采用一般恒流二极管的线性恒流源最简单的线性恒流源一般采用恒流二极管，该电路如下图所示：图中的CRD是恒流二极管，在图中采用几个CRD并列得到所需的恒定电流值，但实际上现在能够选择多个不同的恒定电流值的恒流二极管不需要以并行方式获得所需的恒定电流值。因此，如果将相当于一个恒定电流值的恒流二极管和所有LED串联连接，则能够实现向LED的恒定电流供电，该电路非常简单。其操作原理可以从能够在从Vk到POV的大的输入直流电压范围内保持电流恒定的螺栓放大器特性来看。另一方面，Vk的绝对值小于3V，假设整流后的直流电压为300V，恒流值为0.1A，则总功率为30W，LED列的总电压也正好接近300V，恒流二极管在Vk点工作，则消耗功率仅为0.3W，其效率为(30)+0.3)/30=99%。但是，当输入电压增加时，恒流二极管必须承担消耗这些多余电压的功能，该动作点向右移动，消耗功率逐渐增大，整体效率也逐渐降低，表示该效率的线性降低。由此可知，使用恒流二极管的低效特性是天生的，所有恒流二极管必须使用具有大散热指的管外壳包，看起来无法避免。这在一般教科书中也是这么说的。

4.为了使用适应法提高线性恒流源的效率，必须考虑完全不同的方法来提高线性恒流源的效率。因为我们的应用程序是向LED供电，所以LED是我们的线性恒流源负荷。其数量必须满足整流后的电压输出。例如，假设整流后的电压是300V，各LED的正向电压是3V，则需要100个LED串联连接。市电电压增加的话，整流后的电压也增加，但是LED根据恒流源供给电力，所以其正向电压不变，增加的整流后的电压必须由恒流二极管负担，整体的效率必然降低。在中，有没有不让恒流二极管负担整流后电压的上升的方法呢。最好的解决办法是使LED的数量自适应地变化。市电电压上升时LED个数增加，市电电压降低时LED的数量减少，能够容易地采用自适应数字开关电路。其原理图如下所示。块内的该部分LED既可以自适应地访问主列LED，也可以从主列自适应地切断。访问或关断的个数由输入电压的变化的大小决定。因为能够感知输入电压的变化，从而决定LED数量的变化，所以可以说是自适应的、智能的。当前，这样的可自动切换的芯片由深圳埃菲莱公司开发，AICS，即Adaptive?IntelligenceCurrentSource，也就是自适应?智能终端?电流腐蚀?被命名为酱汁。

5.智能型LED恒流源的性能

5.1对输入电压的适应在如上所述采用自适应控制后，该恒流源的效率可达到99%。此外，该效率可以在大的输入电压变化范围内实现。以下表示效率和输入电压变化的关系曲线。图中的蓝色是恒流源本身的效率，红色是加整流器后的总效率，当市电电压以175V-265V变化时，恒流源的效率不变99%，加上镇流器的损失也能超过98%。对

5.2温度的适应环境温度变化时，恒流二极管的消耗功率也增大，例如环境温度上升时，LED根据螺栓放大器特性的负温度系数正向电压也降低，LED列的总电压比整流后电压低，恒流二极管的压降上升，消耗功率增大。该智能恒流源增加LED列的LED数，使其总电压上升，使该总电压与整流后的电压一致来维持高效率。实际的测量结果如图所示，当环境温度从35度上升到85度时，与输入电压的变化曲线基本上相同，总是维持在98%以上(包含整流器的效率)。

5.3不同正向电压的对LED的适应在该智能型LED恒流源中，有不同正向电压的对LED的适应功能。在同一LED列中，可以采用具有不同正向电压的LED，混合后，自适应智能LED恒流源也可以自动切换LED个数，以保证其总效率为99%。最近，该专利得到了美国专利局的授权。如果不改变

5.4LED的数量而改变光通量LED的数量，因为恒流源的电流不会改变，所以整体的光通量会改变。在智能型LED恒流源的整体设计中，考虑到这个问题，也使LED的数量变化，并且使恒流源的电流值自适应地变化，不使其总功率和总光通量变化。结果，如图所示，在采用了该自适应调整后，在不同的输入电压范围内，该输入功率、输出光通量以及整体的光效果几乎不变。

6.光电一体化的光引擎这种智能型LED恒流源彻底打破了教科书中记述的线性恒流源效率低的以往的认识，破天荒地实现了99%的效率。由此，能够将恒流源和光源配置在同一铝基板上，实现光电一体化的光引擎。因为其自身的消耗功率极低，所以放在光源的铝基板上的话LED不会增加结温。深圳埃菲莱公司使用这种智能型恒流源的一系列不同电力的光引擎被制造出来。

7.终端语这一智能型LED恒流源的效率达到99%，等同于实现了没有耗电恒流源。通常LED恒流源的效率是85~90%，也就是说，如果采用这样的智能型恒流源，就能够进一步节能10~15%。它的意思非常大!中国的照明耗电为总耗电的14.5%，2014年的总耗电为56496亿度，即照明耗电为8191.9亿度。采用埃菲莱的光引擎，至少可以节约10%的能量，即819.2亿度的电力，三峡发电站的年发电量是847亿度的电力，所以可以节约一个三峡发电站。

另一方面，世界照明耗电量占总耗电的19%，2014年世界总耗电量为238670亿度，因此照明耗电量为45350亿度，如果采用埃菲莱的光引擎，则可节约4535亿度的电力，相当于5.5个三峡发电站的发电量。