基于線性電源供電的LED發光二極管驅動電路設計

一.前言

LEO因為相比傳統燈泡更節能，體積小，效率高，所以目前應用越來越廣泛，LED是一種把電能轉化成光能的器件，其本質就是一種特殊的二極管，當LED兩端有正向電壓偏置時就會發光，其正向電壓一般在0.3V和1V左右，這和發光二極管的發光顏色和廠家有關，LED的二極管本質決定了它只能在直流電壓下工作，如果要用在交流電路中則需要先把交流電壓整流成直流電壓再給LED供電才行，接下來我們就講講LED發光二極管驅動電路的設計。

二.線性電壓源驅動的LED電路

在一些低成本的小型電器中，為了節省成本，一般會省去復雜的穩壓電路，直接用一個電阻串聯LED加載在直流電源端，在這種情況下，LED發光效果主要取決于V1電源質量的高低，因為如果V1電源的輸出電壓紋波比較大，這樣就會導致流過LED的電流發生變化，對LED而言，電流越大亮度就越亮，這時候可能會看到LED的亮度出現明暗交替變化。

對于上面的電路，如何計算流經LED的電流呢？假定V1電壓為12V，LED正向導通壓降為1V，我們采用的限流電阻為10.2KΩ，可能有些人還不清楚為什么要放置限流電阻，這是因為對于二極管而言，其導通壓降可以認為是固定的（實際上會隨電流，溫度變化，我們暫且不考慮），如果不加限流電阻，直接把二極管加在電源上，其等效電路相當于電源串聯內阻再串聯二極管，此時電路中的電流就等于（電源電壓-LED導通電壓）/電源內阻，由于電源內部的等效串聯內阻很小，此時流經回路的電流會非常大，就會造成LED燒毀。

LED的電流I=(12V-4*1V)/10.2K≈0.78mA；

LED的功率P=1V*0.78mA=0.78mW；

電阻的功率P=0.78mA*0.78mA*10.2K=6.2mW；

那么電阻的功率需要大于6.2mW才行。

電路的效率：E=0.78/(0.78+6.2)=11%;

由此可知，此電路的效率比較低，要提高效率可以降低限流電阻的阻值。

需要注意的是我們計算出來的電流和功率不能超過LED規格書中的規定值。

為了給LED提供更高質量的電源，我們會在電路中采用三端穩壓器，其輸出電壓紋波更小，更穩定，但是成本也會提高，我們可以通過一個滑動變阻器調整輸出電壓，進而實現調整LED亮度的目的，注意下圖的LED是一個模塊，其內部集成了限流電阻。

如果要實現LED的開關功能或者閃爍功能，我們可以加入三極管來實現，三極管的集電極電流計算和上面的方法一下，我們需要注意的是要確認三極管工作在放大區，要滿足β*Ib>Ic。

三.總結

LED的亮度受電流影響比較大，要想LED亮度穩定，我們就需要確保LED的驅動電壓穩定才行。