基于线性电源供电的LED发光二极管驱动电路设计

一.前言

LEO因为相比传统灯泡更节能，体积小，效率高，所以目前应用越来越广泛，LED是一种把电能转化成光能的器件，其本质就是一种特殊的二极管，当LED两端有正向电压偏置时就会发光，其正向电压一般在0.3V和1V左右，这和发光二极管的发光颜色和厂家有关，LED的二极管本质决定了它只能在直流电压下工作，如果要用在交流电路中则需要先把交流电压整流成直流电压再给LED供电才行，接下来我们就讲讲LED发光二极管驱动电路的设计。

二.线性电压源驱动的LED电路

在一些低成本的小型电器中，为了节省成本，一般会省去复杂的稳压电路，直接用一个电阻串联LED加载在直流电源端，在这种情况下，LED发光效果主要取决于V1电源质量的高低，因为如果V1电源的输出电压纹波比较大，这样就会导致流过LED的电流发生变化，对LED而言，电流越大亮度就越亮，这时候可能会看到LED的亮度出现明暗交替变化。

对于上面的电路，如何计算流经LED的电流呢？假定V1电压为12V，LED正向导通压降为1V，我们采用的限流电阻为10.2KΩ，可能有些人还不清楚为什么要放置限流电阻，这是因为对于二极管而言，其导通压降可以认为是固定的（实际上会随电流，温度变化，我们暂且不考虑），如果不加限流电阻，直接把二极管加在电源上，其等效电路相当于电源串联内阻再串联二极管，此时电路中的电流就等于（电源电压-LED导通电压）/电源内阻，由于电源内部的等效串联内阻很小，此时流经回路的电流会非常大，就会造成LED烧毁。

LED的电流I=(12V-4*1V)/10.2K≈0.78mA；

LED的功率P=1V*0.78mA=0.78mW；

电阻的功率P=0.78mA*0.78mA*10.2K=6.2mW；

那么电阻的功率需要大于6.2mW才行。

电路的效率：E=0.78/(0.78+6.2)=11%;

由此可知，此电路的效率比较低，要提高效率可以降低限流电阻的阻值。

需要注意的是我们计算出来的电流和功率不能超过LED规格书中的规定值。

为了给LED提供更高质量的电源，我们会在电路中采用三端稳压器，其输出电压纹波更小，更稳定，但是成本也会提高，我们可以通过一个滑动变阻器调整输出电压，进而实现调整LED亮度的目的，注意下图的LED是一个模块，其内部集成了限流电阻。

如果要实现LED的开关功能或者闪烁功能，我们可以加入三极管来实现，三极管的集电极电流计算和上面的方法一下，我们需要注意的是要确认三极管工作在放大区，要满足β*Ib>Ic。

三.总结

LED的亮度受电流影响比较大，要想LED亮度稳定，我们就需要确保LED的驱动电压稳定才行。