电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
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锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
LED技术的最新冲破使得人们能够加工出可以输出宽谱光的LED,而不再仅仅是传统的红光和绿光的衍生物。因此用在产品中(照明和其他方面)的LED的绝对数量正呈指数型增加。
从手电筒到汽车头灯,再到LCD电视显示器的背光照明,LED的使用正在不断拓展到新的范畴。总之,LED使用迅猛增长背后最主要的驱动力是LED技术带来的效率提升(即每瓦耗能可以提供更高流明的照明输出)。
与往日的白炽灯相比,LED有不同的电源要求。此外,依据功率等级和总体系统要求的不同,驱动LED的最好处理方案也不同。
在传统的照明处理方案中(如白炽灯照明),负载呈阻性。功耗以及相应的灯的亮度是加到灯上的电压以及灯的电阻的函数(依据欧姆定律)。
光强会随着输入电压的变化加强或减弱。以汽车头灯为例,当引擎启动时,电池的电压较低,因此头灯会变暗;一旦引擎开始运转,电池的电压会恢复,头灯也随之恢复标准亮度。
LED的与传统白炽灯有着根本的不同。LED的亮度是通过调节LED电流来控制的,而LED负载的电阻则会随着所加负载的不同而变化。LED需要恒定的电流,而不是通过恒定电压和电阻来保持恒定的亮度。依据LED的功率等级的不同,实现上述效果的办法也不同。
对于功率非常低的LED,图1所示的一种非常简单的电路基本就够用了。与R相比,LED的有效电阻非常小,因此流过LED的电流由V/R确定。它的缺点如下:
●亮度是电压的函数。V的变化实质上会改变电流,进而改变LED的亮度。回到最初的汽车头灯的例子在引擎刚开始启动时光仍旧会很弱。
●这种处理方案无法利用LED的效率优点。因为与LED的电阻相比,R非常大,大部分功率都消耗在R上。
对于大功率LED,为了将LED的效率优点最大限度地发挥出来,需要一种电流受控的处理方案。图2给出了这种处理方案的一个实例。
V•I芯片pRM整流器和VTM电压变换器用来提供稳定的电压。为了使用pRM和VTM给LED供电,需要修改pRM的工作方式以提供稳定的电流。这是通过采用电流放大器和补偿器来实现的。
与常规办法相比,使用pRM和VTM来提供恒定电流具有几项优点。在系统中采用VTM可实现负载点的电流倍增。依据下面的公式,VTM的输出电流正比于它的输入电流,比值是固定的匝数比K,IOUT=IIN/K。
因此,在电流受控的使用中,可以通过测试和控制VTM的输入电流来控制它的输出电流。测试较低的电流需要较小的传感器,后者会消耗较少的功率并改善整体效率。同样,高效率和高功率密度使得整个LED系统体积小、温度低,并将每瓦耗能所输出的流明数达到最高。
一项紧要的附加优点是,流过LED的电流(IOUT)不是输入电压的函数。因此,在我们的汽车头灯的例子中,只要流过LED的电流保持恒定,不管电池电压是多少,LED的亮度都将保持恒定。这是因为pRM是一个可以随着V而改变的可变负电阻,从而提供了一种保持电流恒定的办法。
更为紧要的是,pRM的电阻是有效电阻,而不是真切电阻,这意味着功率损耗非常小,而且不是有效电阻值的函数。因此,大部分功率都消耗在LED上,使得这个处理方案同它所使用的LED一样有效且高效。
这个处理方案的一些缺点包括其复杂度分明比图1所示的处理方案要高,因此它的正实在施需要更多的关注和控制。复杂度的增加也带来了成本的提高,因此这个处理方案更加适用于大功率LED,在大功率LED中节省的功率(以及LED运行中的电能成本)能够更容易地弥补掉增加的成本和复杂度。
最后,对于LED不同的电源要求,有从简单到复杂的不同的处理方案可供使用。图1所示的电阻型限流器简单、成本低,但对大功率LED而言它效率低,不适用。
图2所示的可调节的电流源可以使效率和尺寸达到最佳,但它们需要更高的成本,并增加了复杂度。可调节的电流源提供了附加优点,如不受输入电压波动影响,对总体系统目标而言这些附加优点可能紧要,也可能不紧要。LED电源的设计人员应当留意到可用于给LED供电的不同方案以及整个系统的目标。
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