LED經過幾十年的技術改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24lm/W，熒光燈50-70lm/W，鈉燈90-140lm/W，大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效已達到120-200lm/W，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國仍在加緊提高LED光效方面的研究，在將來其發(fā)光效率仍有較大提高。

　　1.LED驅動電路的要求

　　根據LED的電壓、電流變化特性，目前很多廠家生產的LED燈類產品采用恒壓驅動，無非是采用阻、容降壓，然后加上一個穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，或用開關電源方式，向LED供電，這樣驅動LED的方式存在極大缺陷。首先是效率低。其次是穩(wěn)定電壓的能力差。因此，LED的驅動方式，最好的辦法是恒流驅動，恒流電源可消除正向電壓變化所導致的電流變化。因此可產生恒定的LED亮度。

　　2.LED驅動電路

　　2.1電路原理

　　基于大功率LED的電氣特性和恒流源電路的原理，本文設計了一個基于集成電路模塊的LED驅動電路，其原理框圖如1所示。根據系統(tǒng)框圖選擇芯片，內部既要有振蕩時序電路和比較器反饋，同時又要有開關管和基準電壓。

　　圖1照度采集終端結構示意圖

　　2.2IC選擇

　　線性恒流驅動電路雖然電路簡單、元器件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等有點，但是其在線性狀態(tài)、負載變化適應、供電便利性等方面由很多先天弊端。而開關恒流驅動電路可以有效的解決上述幾個缺點，所以本文選擇雙極型線性集成電路MC34063A進行驅動電路設計。

　　3.MC34063A驅動電路

　　MC34063A提供一種適用于便攜式電子產品的穩(wěn)壓電源，具有以下特點：輸出精度高（可達±0.04V）；電路簡單，外圍元件少；電路轉換效率高（可達74％左右）；可以輸出5—12V任意設定的電壓。

　　3.1電路方案設計

　　基于前述負反饋控制理論和開關電源原理，本文設計了一個開關恒流電路，電路原理如圖2所示。

　　圖2基于MC34063A的LED驅動電路原理圖

　　3.1.1單端反激式開關電源模塊
如圖2所示，接通6V電源，通過R1給VT2提供小量的基極電流，經VT2放大后，再輸入VT1基極，使VT1進入放大區(qū)。當VT1進入放大區(qū)后，在RS觸發(fā)器的作用下，VT1很快進入開關振蕩狀態(tài)。振蕩頻率高達70kHz。此時N1就像一只電感接到6V電源上，其線圈電流隨時間增長，電能逐漸轉化成磁能存儲在磁芯中。在VT1截止關斷器件，感應電勢反向，接在N2上的二極管VD2導通。通過改變N1、N2線圈的匝數比，可以改變在N2端獲得的感應電壓值。

　　3.1.2器件參數選擇

　　1）CT為振蕩器定時電容，它與振蕩器工作頻率有關，CT一般在470～1500pF范圍內取值。R3為VT2的集電極電阻。它與輸入電壓VIN有關（輸入電壓VIN大，R3取得大一些），此處取100Ω。

　　2）為了保證開關管VT1不過流，外設Rsc限流電阻來檢測此電流，并控制振蕩器，使開關管峰值電流不超過1.5A。Rsc的阻值可按公式Rsc=0.3（V）/Ipk（A）計算，式中Ipk為開關管峰值電流，此值不大于1.5A。此處Rsc取0.22Ω。

　　3）在電路達到恒流穩(wěn)態(tài)輸出時，流過LED的理論電流為IL=0.30A，即流過取樣電阻R5的電流I5=IL=0.30A。理論阻值R5=1.25/IL=1.25V/0.300A=4.2Ω

　　考慮到恒流驅動電路的輸出可能發(fā)生斷路或開路，為了保證使用安全，設置短路保護和開路過壓保護是必需的。在輸出端加接電阻R3和穩(wěn)壓二極管VDW引入電壓負反饋后，就能起到過壓保護作用，將過壓值限制在VDW的擊穿值。

　　4.電路測試

　　在進行方案設計后，實際制作了如圖4所示的大功率LED驅動電路。其中所選LED為1W的白光LED，理論額定工作電流約為300mA。在接通外部電源后，通過改變串聯(lián)LED負載的個數進行了電路調試。實驗中獲得的數據如表1所示。

表1輸出恒流特性實測數據

　　其中，當LED負載為1個時，變壓器N1:N2=1:1；當LED負載為2個時，變壓器N1:N2=1:2；當LED負載為3個時，變壓器N1:N2=1:3。理論的恒定電流為：I0=1.25/R5=1.25/4.2Ω=0.30A

　　根據表中數據可見：在較寬輸入電壓范圍（4～4.5V）和寬LED負載變化范圍（1～3個LED串聯(lián)）內，輸出電流恒定，為0.30A，能滿足大功率LED驅動電路的恒流供應。

　　5.總結

　　本文設計的LED驅動電路，驅動電流實驗數據與理論數據基本一致，驗證了電流狀態(tài)為恒流輸出，說明本文提出的大功率LED恒流驅動電路的方案是可行的。相對于線性恒流等其它驅動電路，開關恒流驅動成本較低，元器件少，寬電壓輸入，穩(wěn)定性好，從而具有廣泛的應用前景。如果能夠將電容采用金屬電容，無電解液更可以提升整個電路的使用壽命。