中心議題：

• LED的發光特性
• 恒功率控製LED調光方式

解決方案：

• 采用單級FLYBACK拓撲結構
• 多了一個調光信號控製回路

作為一種新的

、最有潛力的光源
，LED照明以其節能、環保的優勢越來越受到人們重視。加上國家和地方政府的政策鼓勵，我國的LED照明產業進入了加速發展階段，運用市場迅速增長。在室內照明方麵，用LED燈替代傳統的可調光白熾燈或者鹵素燈也將是大勢所趨。

由於傳統的白熾燈調光器采用可控矽調光器，用LED燈替代白熾燈時
，要求不能改變原有線路
，還要能適應現有的可控矽調光器。針對這一目標市場
，目前很多大的半導體廠商（包括國際知名半導體廠商）都已經推出了自己的LED調光ASIC
，但由於LED固有的發光原理
，目前市麵上的LEDASIC調光案都還不是很成熟，都有其固有的問題，本文就將針對目前的調光方案做一個詳細的分析，並介紹我們基於MCU的調光方案。

LED的發光特性

目前的新技術使LED能夠達到很高的功率水平，LED的功率能夠達到1W，甚至有些達到5W，光效達到60-85LM/W，這種LED設備稱為高亮LED(HB-LED)。目前我們用在照明上LED都是HB-LED，一般都是選擇1W的LED通過串並聯的方式組成大功率LED燈，尤其以串聯為主。這種LED的為3.4V±2%，正向電流為350mA左右。其-曲線如圖1.1所示。


              圖1.1　LED—曲線
從圖1中可以看出，當加在LED兩端的電壓沒有達到3.4V之前
，隨著的增加而增加。當加在LED兩端的電壓達到3.4V時

，的變化很小，增加LED兩端的電壓隻會增加流過LED的電流

，從而改變LED的亮度，直到增加到LED的最大　(350MA)，LED達到最大亮度。而一直被箝位在(3.4V)左右。並且會隨著溫度和LED工作時間的變化而變化，變化曲線如圖1.2所示。

圖1.2　相對變化對溫度的變化曲線[page]
　　
從圖1.2可以看出，隨著溫度的上升，會逐漸變小，相反，當溫度降低時，會增加。當LED的溫度上升到85度時,已經有變成3.25V（3.4V-0.15V）,相反當LED溫度降到-40度時，變成3.6V（3.4V+0.2V）。
　　
所以在LED調光時，要想讓LED調到一個固定的亮度，就必須要保證一個固定的
，也就說要采用恒流控製。還有另一種方式：恒功率控製。這也是目前市麵上調光ASIC普遍采用的方式。但恒功率控製有其固有的缺陷。
　　
恒功率控製LED調光方式
　　
1理論依據
　　
恒功率控製方式一般采用單級FLYBACK拓撲結構
，基本框圖如圖2.1所示。


圖2.1恒功率控製方式框圖
　　
從圖中可以看出與一般開關電源的FLYBACK相(xiang)比(bi)，恒(heng)功(gong)率(lv)方(fang)案(an)多(duo)了(le)一(yi)個(ge)調(tiao)光(guang)信(xin)號(hao)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)，用(yong)於(yu)檢(jian)測(ce)輸(shu)入(ru)可(ke)控(kong)矽(gui)的(de)導(dao)通(tong)角(jiao)和(he)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)，從(cong)而(er)給(gei)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)調(tiao)光(guang)信(xin)號(hao)。同(tong)時(shi)，方(fang)案(an)中(zhong)沒(mei)有(you)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)，完(wan)全(quan)開(kai)環(huan)控(kong)製(zhi)，由(you)原(yuan)邊(bian)控(kong)製(zhi)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)大(da)小(xiao)從(cong)而(er)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)大(da)小(xiao)，。其(qi)控(kong)製(zhi)的(de)理(li)論(lun)依(yi)據(ju)為(wei)：


式中：
　　為輸出給LED的功率；
　　為轉換器的效率，主要由變壓器決定
；
　　為原邊變壓器的平均電流；
　　為變壓器的原邊電感；
　　為FLYBACK的開關頻率。
　　
恒功率控製方式都是先預知LED的輸出功率，理論上
，一旦變壓器設計好之後，都已確定，隻要改變原邊電流的大小
，就可以改變輸出功率的大小。再由於：


式中：
　　
U為加在變壓器原邊的電壓，即輸入電壓；D為占空比；為開關頻率；為變壓器的原邊電感。根據式2.2可知，與D成正比，隻要改變占空比D就能改變原邊電流的大小，也就能改變輸出功率的大小。
　　
2優缺點
　　
理li論lun上shang，這zhe種zhong拓tuo撲pu結jie構gou簡jian單dan，成cheng本ben低di，但dan仔zai細xi分fen析xi就jiu會hui發fa現xian，這zhe種zhong方fang式shi存cun在zai很hen多duo弊bi端duan。首shou先xian是shi很hen難nan控kong製zhi，往wang往wang偏pian差cha很hen大da，再zai加jia上shang采cai用yong開kai環huan控kong製zhi，精jing度du很hen難nan保bao證zheng，在zai批pi量liang時shi，用yong同tong樣yang的de占zhan空kong比bi都dou會hui導dao致zhi輸shu出chu功gong率lv偏pian差cha很hen大da，直zhi接jie體ti現xian在zai燈deng上shang就jiu是shiLED的亮度會偏差很大，很難保證其一致性。
　　
其次，恒功率控製都是預先假定輸出功率是恒定的，比如用9個1W（=3.4V,　=350MA）的LED串聯起來用做一個9W的PAR燈
，那麼設計時候就會用=9W來計算。但實際上每個LED的都會偏差
，偏差值如表2.1所示：


從表格2.1可以看出，雖然每個LED的偏差都不會太大，但當LED串聯起來時，總的偏差就不能忽略了。PAR燈的實際功率可能不止9W或者不到9W,直接反應在燈上就是最大亮度沒有到額定值或者比額定值要亮。當PAR燈的實際功率不到9W時，而驅動的輸出功率依然是9W，那麼流經LED的電流就已經超過了額定的
，長期工作對LED的壽命和顯色性都會造成一定的影響。
　　
另外，就算LED出廠時沒有偏差，根據圖1.2所示
，也會隨著溫度和工作時間的變化而變化，當由於的變化使得LED的額定功率小於9W時
，長期工作將會影響LED的使用壽命和顯色性。
　　
再次
，功率兼容性問題。由於恒功率控製方式都是預先設定好輸出功率，當所接的燈功率與預先設定的功率不匹配時，LED燈不能正常工作。當所接的燈的功率小於預設功率時，甚至會燒毀LED燈。
　　
還有就是空載損耗的問題，由於恒功率控製方案的輸出功率隻與輸入電壓和導通角的大小有關，當沒有與接LED燈時，依然會有相應的功率輸出，使得空載損耗變得很大。
　　
最後，調光器的兼容性問題。由於LED是用來替代以前的白熾燈，所以LED調光也必須用可控矽調光。白熾燈是純阻性負載，對可控矽的導通不會造成什麼影響，但LED的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)由(you)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)組(zu)成(cheng)
，就(jiu)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)純(chun)負(fu)載(zai)了(le)

，因(yin)此(ci)會(hui)對(dui)可(ke)控(kong)矽(gui)造(zao)成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)。可(ke)控(kong)矽(gui)的(de)斬(zhan)波(bo)波(bo)形(xing)很(hen)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)畸(ji)變(bian)，尤(you)其(qi)很(hen)難(nan)保(bao)持(chi)很(hen)好(hao)的(de)導(dao)通(tong)狀(zhuang)態(tai)。所(suo)以(yi)在(zai)驅(qu)動(dong)上(shang)一(yi)般(ban)都(dou)要(yao)加(jia)可(ke)控(kong)矽(gui)穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)。恒(heng)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)法(fa)由(you)於(yu)其(qi)純(chun)硬(ying)件(jian)實(shi)現(xian)
，就(jiu)算(suan)加(jia)了(le)可(ke)控(kong)矽(gui)穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)，對(dui)調(tiao)光(guang)器(qi)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)也(ye)有(you)限(xian)。
　　
由you於yu恒heng功gong率lv控kong製zhi有you其qi結jie構gou簡jian單dan
，成cheng本ben低di的de優you點dian，而er其qi缺que點dian部bu分fen短duan時shi間jian裏li可ke能neng沒mei能neng體ti現xian出chu來lai
，所suo以yi很hen多duo半ban導dao體ti廠chang商shang都dou采cai用yong此ci方fang法fa。但dan若ruo采cai用yongMCU控製恒流的方案

，以上問題都可以很好的解決。