让LED更高效的驱动设计

　　图3量化显示了叠加于DC输出电流之上的三角纹波电流所引起的光输出的减少。在绝大多数情况下，该纹波电流的频率高于肉眼可以看到的80Hz。并且，肉眼对光线的响应是指数式的，不能察觉出小于20%的光线减弱。因此，即使LED中出现相当大的纹波电流，我们也不会察觉出光输出的减少。

图3 纹波电流对LED光输出的轻微影响

　　此外，纹波电流还通过提高功耗而影响LED性能，这可能导致结温升高，而且对LED的使用寿命有重大影响。图4给出了一个例子，其中LED的相对光输出是时间和结温的函数。如果我们确立了LED的使用寿命光输出为额定的80%，则LED的使用寿命将从74摄氏度时的10000小时延长到63摄氏度时的25000小时。

图4 高结温会缩短LED的使用寿命

　　图5量化显示了由于纹波电流造成的LED功耗的增加。与LED的散热时间常量相比，由于纹波频率较高，因此高纹波电流（以及高峰值功耗）不会影响峰值结温，其是由平均功耗决定的。LED的大部分压降就像一个电压源，因此电流波形对功耗没有影响。然而，压降有一个电阻分量，并且功耗由该电阻乘以均方根（RMS）电流的平方决定。

　　图5还阐明即使是在纹波电流较大的时候，对功耗也没有重大影响。例如，50%的纹波电流仅增加不到5%的功率损耗。当大大超过此水平时，您需要减小电源的DC电流以保持结温不变，从而维持半导体的使用寿命。根据经验结温每降低10摄氏度，半导体的使用寿命就会延长两倍。并且，由于电感的限制许多的设计都倾向于更小的纹波电流。绝大多数的电感的设计旨在处理小于20%的Ipk/Iout纹波电流比率。

图5 纹波电流增加了LED的功耗

　　3 典型应用

　　LED中的电流在很多情况下都是由镇流电阻或线性稳压器进行控制的。但是，本文中我们主要讲述的是开关稳压器。在驱动LED时常用的三种基本的电路拓扑为：降压拓扑、升压拓扑以及降压-升压拓扑。采用何种拓扑结构取决于输入电压和输出电压的关系。