LED驱动技术的相关介绍

LED是一种能发光的半导体电子元件，这种电子元件早期只能发出低光度的红光，随着技术的不断进步，现在已发展到能发出可见光、红外线及紫外线的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点，已被广泛应用于指示灯、显示器及照明领域。

LED驱动是为LED提供稳定电流及保护的半导体电源设备，属于高效能电子转换装置，主要应用于照明、显示屏背光及便携式产品等领域。其核心功能是将交流电转换为恒流源，确保LED在安全电流下工作，延缓光衰并维持亮度一致性 ，LED驱动需满足高可靠性、效率及功率因数要求，常见驱动方式包括隔离反激电路(精度高)和原边方案(集成性强) ，核心技术涵盖恒功率调节、浪涌保护和温度负反馈，专利技术如LDMOS器件通过优化电场均匀性提升击穿电压稳定性。调光技术以PWM为主，支持宽范围亮度控制且避免波长偏移，低频调光可达100:1范围，主流驱动芯片如ZXLD1350、LM3402等支持宽电压输入(7-75V)和高效率转换(达95%)，适配汽车照明、智能家居等场景 [1]。国产厂商如晶丰明源、明微电子研发的芯片逐步实现国产化替代，覆盖大功率驱动及多通道控制需求 ，电解电容器寿命提升方案通过材料改进延长驱动电路整体寿命。

在线性LED驱动方案中，高PF高效线性LED驱动技术已经日渐成熟，但是随着最新欧盟ERP指令的发布，增加了对频闪的要求(SVM≤0.4，Pst LM≤1.0)，无频闪、高PF、高效率三者之间互相制衡，因此如何使三者兼顾是目前新的研究方向，见图1。

一般为了实现去频闪，通常会在高效LED驱动的基础上再增加一个去频闪电路，但是这种去频闪电路会需要一个控制环路，结构比较复杂，同时还带来比较大的损耗。PT4519换了一种做法，不用串联去频闪电路，而是使用一个恒流源(Q2，OP2)作为无频闪的驱动，并联在主电路里，减少了串联应用带来的损耗。

在交流电压的谷底期间，输入电压会低于LED导通电压，因此需要一个储能电容Co来维持LED的输出。在常规的应用中，Co的驱动(Q1，OP1)是一个固定的充电控制，峰值电流外部设定后就已经固定，考虑到高效的实现再加入一个过压降电流的控制，降电流幅度一般也是外部电阻来设定。但是这样会带来一个问题，一旦外部设定好后充电电流就被固定，无法根据输入电压及输出负载的变化做动态调整，只能被动的输入电压高于LED电压后导通，因此会带来两种后果，一是如果充电电流过多会导致Co放电时Q2的输入电压过高，从而Q2损耗增加，效率下降;另一个就是如果充电电流偏少导致Co放电过低，LED输出无法维持恒流，从而出现工频闪烁。

为了解决这个问题，PT4519检测Q2的漏极电压作为Q1的充电控制反馈，增加一个环路补偿电路，使得Q2在各种输入输出条件下都能恒流输出的同时保持一个比较低的输入电压，使得Q2的损耗降为最低，从而提高系统的整体效率。

当Q2漏极电压比较低时，电容Co的放电电压也会比较低，从而在充电时可以增加一些导通角，提高PF。此外Q1同时检测母线电压来控制充电电流，在输入峰值高压时减小充电电流从而减小Q1损耗，提高系统效率。同时可以通过PF脚的外接电阻来调整Q1充电电流减小的幅度，从而使系统的PF和效率得到一个均衡的处理。LED照明驱动是一种通过开关电源变换技术实现恒流输出的核心电子组件，其技术发展经历了从基础恒流功能向高集成度、高可靠性方向的迭代升级。截至2021年，中国LED照明市场规模已达5825亿元，近五年年均复合增长率达14.95%。在调光技术领域，传统可控硅调光因频闪缺陷逐渐被智能调光技术替代，后者通过集成Wi-Fi/蓝牙模块实现远程控制，但需解决低功耗与多协议兼容性等技术瓶颈 [1-3]。

由于是线性LED驱动，当输入电压比较低时，由于Q2充电电流能力的限制及导通时间的减小，输出LED的平均电流必然会下降，如果仍要维持LED额定电流输出就必然会出现工频闪烁，为了解决低这个问题，PT4519创造性的改善了环路补偿COMP电压的功能，在输入电压比较低时COMP电压会升高，因此在COMP电压升高到一定程度时以此作为一个控制量来降低基准，从而使LED输出电流下降，使得Q2的充电电流平均值等于LED输出电流，以此来实现低输入电压时LED也能无频闪的输出。

“未来白光LED将更加便宜，市场总体容量将快速增长。”许志鹏乐观地指出，据美国能源部预测，2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代，可能形成一个500亿美元的大产业。而日本提出，LED将在今年大规模替代传统白炽灯。日、美、欧、韩等国均已正式启动LED照明战略计划。

美国能源部预测，到2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯将被嵌在芯片上的发光体---半导体灯替代。日本计划到2008年用这种半导体灯替代50%的传统照明灯具。科学家测量发现，在同样亮度下，LED的电能消耗仅为白炽灯的1/10，寿命则是白炽灯的 100倍。由于LED具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，专家们称其为人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的又一次飞跃。根据美国能源部(DOE)的预计，传统照明器件的彻底更新换代将在2010年开始启动，然而许多LED供应商都希望将这个启动时间再提前一到两年。

PWM控制方式开关电源：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定(即相应稳压电源或恒流电源)。电源效率极高，一般可以做到80%～90%，输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。

从以上介绍可以看出PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的LED电源。目前LED开关电源就是PWM控制技术的开关电源，该类LED电源经用户使用反映效果很好。