LED 光源工作原理

LED 光源工作的主要參數是VF、IF，其它相關的是顏色/色溫/波長/亮度/發
光角度/效率/功耗等。LED 是一個P-N 結二極管，只有施加足夠的正向電壓才能
傳導電流，VF 正向電壓是為LED 發光建立一個正常的工作狀態，IF 正向電流是
促使LED 發光，發光亮度與流過的電流成正比例。白光LED VF 標稱電壓：3.4V
± 0.2V 。LED 光源在大批量生產時，每一批LED 的VF 具有一定的離散性，為
了客戶使用時需要的一致性，LED 出廠時必需按不同的VF 分檔出售；客戶訂購
時同一批燈具需用的LED 光源必需選用同一檔次VF 的或相鄰檔次的，否則會影
響同一批生產的LED 燈具亮度有差異；LED IF 工作電流按應用需要選用，不同
的電流檔次不能混用。

LED光源驅動電路
LED 光源的驅動電路就是把12V 直流電壓變換成穩定的恒流源，電路的設
計本著刪繁就簡、節省成本的原則，應該從能完成這個電路設計要求的眾多LED
驅動芯片中選擇集成度高、性能較好、應用電路簡單、價格較平的性價比有優勢
的芯片。因此選擇驅動電路周邊器件少的驅動芯片是生產成本的首要考量。
PT4115 用在1—6W 的白光LED 光源驅動方案時只需要四個零件（圖2），

圖2 PT4115LED 光源驅動電路

Cin 是輸入濾波電容，Rs 設定流過LED 的電流IF，Rs=0.1/ILED；L 是續流電感，
D5 是續流二極管。因適配器已提供12V 的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流
用的橋式整流器D1-D4 可省略。雖然零件少了但對零件的要求高了，設計時要按
表1 提示的要求選用，才能使電路進入良好的工作狀態。PT4115 的開關頻率采
用抖頻技術有效降低EMI，省略了抗EMI 電路。

表1 關鍵元器件的選擇
LED 光源驅動芯片的恒流精度對于LED 燈具生產廠家而言是至關重要的，
目前LED 光源驅動IC 的恒流精度批量生產時都會有一定的離散性，LED 燈具
生產廠家在批量生產調試時，同樣的電源、同樣的LED 光源負載、同樣的恒流
源電源板，因同一型號的不同驅動IC 其恒流精度的個性差異會導致恒流源電源
板輸出電流產生一定的公差，會使同一LED 光源負載的發光亮度有所不同，這
就會增加恒流源電源板大批量生產時在線調試的時間，影響生產力。因此，恒流
源電源板生產廠家應選用恒流精度高的驅動IC，恒流精度至少要小于±3%，如
是±1%更理想，但其價格會高于±3%的產品。

幾點關鍵技術
1）電感的選擇
以3X1W的高亮度白光LED光源的設計案例而言，三個1W的LED光源串聯， 其
工作電流可設計為300-350mA，L的電感量應選用68uH—100uH，Q 值大于50，飽
和電流大于800mA 的磁路閉合電感器。
PT4115 的設計最佳工作頻率在1MHz 以下，電感量大了小會影響其工作頻
率，本方案的電感設計在68uH 以上，這樣系統工作頻率可以控制到1MHz 以下。
電感量小了，工作頻率趨高，由于PT4115內部電流檢測電路響應速度限制，對內
部電流正常檢測出現影響，不能更好的實現對內部開關的導通/關斷控制。另外
由于高頻率會帶來較大的開關損耗，使芯片運行在較高的結溫下，電應力加大，
不利于穩定工作。電感量太小還會導致PT4115的SW 端燒壞，而無輸出。

電感的DCR 越小，效率越高。建議選用EPC13 錳鋅4000 磁芯。
電感器的飽和電流選小了，D5 肖特基二極管的電流選小了，將會導致整個
電路的續流不足，LED 光源會產生人眼可見的閃光。將電感器的飽和電流和肖特
基二極管的電流適當增大即可增大整個電路的續流電流，消除因此產生的閃光。
2）適配器（Adapter）的選擇
適配器（Adapter）為本方案LED 臺燈提供穩定的交流電源->交直流降壓變
換，它的實時帶載輸出能力將影響本方案LED 臺燈的性能，用于本方案3X1W 白
光LED 臺燈的適配器，它在帶載時輸出電流應大于1A，電壓應穩定在DC12V。有
些帶載能力差的適配器，連接上本方案LED 光源負載時，其實時輸出電壓會跌落
到7V，甚至6.5V，對于工作電壓從8V 開始的LED 驅動IC，屆時會進入欠壓保
護狀態而停止工作，一旦驅動IC 停止工作，電壓又回升至12V，LED 驅動IC 再
次進入工作狀態，如此周而復始，使LED 臺燈出現人眼可見的閃光。此時，只有
更換帶載能力好的適配器才能使LED 臺燈正常工作。同時應選用工作電壓范圍自
6V 初始的LED 驅動IC，也可降低對適配器選擇要求，以降低生產配套成本。
3）關于EMI 的傳導與輻射
本LED 臺燈方案總體設計時要考慮能過EMI 的傳導與輻射，過EMI 的傳導與
輻射的關鍵是電源變換器，因此要選用能過EMI，甚至能過CE、UL 的適配器來
配套，以利生產的LED 臺燈能出口歐美日市場。恒流源電源板因使用的驅動IC
是DC/DC 開關器件，工作時開關頻率會輻射，因此內置在臺燈底座金屬殼內可
有效降低輻射，機械結構設計時應考慮金屬底座內的磁路屏蔽。