1.2 LED驱动的概念

点亮LED才能使LED发挥作用，实现各项功能，LED驱动就是按要求利用电路点亮LED。LED理论寿命是几万小时，这也是LED相比于其他光源的一个重要的优点，但是实际的情况告诉我们，很多LED产品的寿命并没有预期的那么长，究其原因是没有按LED的工作条件提供稳定可靠的驱动电路和工作环境，因此电路设计在LED产品上是否能正常工作，并保证持续稳定、安全可靠地工作下去起到了关键性的作用（除此之外LED的工作环境、散热设计等也很重要）。

通常所谓LED驱动是一个比较笼统的概念，本书里从对电路设计的不同要求出发，针对LED的不同应用尝试对LED驱动的层次进行划分，以供参考。

如图1-1所示，LED驱动可分为三个层次：

1）首先最基本的层次是点亮LED，并且让LED可靠地工作。这个层次对应普通照明应用，例如，各种家居照明、商业照明、工业照明、市政照明等，如图1-2所示。这个层次首要的任务是点亮LED，由于供电条件、功率大小、效率要求，以及功率因数、可靠性要求等因素的不同，采用的电源变换器的结构、复杂度也有所不同，针对不同的产品，国际上以及我国在产品的安全规范、能效、电磁干扰等方面都有十分严格的标准，因此要实现这个层次的LED驱动并非只是点亮这么简单，往往涉及很复杂的电源变换电路（有可能是结构复杂的开关电源）。此外，为实现一些指标要求还附加了许多功能电路，如利用PFC功率因数校正电路提高灯具的功率因数；利用同步整流、软开关，以及复杂的LLC结构的电路提高灯具的能效；针对EMC指标要求的电磁兼容电路；还有防雷、过电流、短路/开路、过电压/欠电压、过热等保护电路，以及解决频闪、噪声等问题的电路等。

图1-1 LED驱动的三个层次

图1-2 LED驱动的第一层应用举例

2）随着人们对照明质量的要求越来越高，人们对亮度和光色的调节也有不同的要求，因此将LED的调光调色划分为第二个层次的驱动。LED亮度与LED的电流正相关，调节电流就可以改变LED的亮度。LED是直流器件，流过LED的电流是直流电（模拟的连续电流或者数字的脉冲电流），因此LED电流的调节通常有两种方案：对连续的直流电而言，可以直接调节电流值的大小；对于脉冲电流则可以采用调节脉冲宽度，也就是所谓的PWM调光方式。通过两路不同色温的白光LED组合设计，利用调光控制可以实现色温的调节，从而满足人们对冷暖色调的需求。同理，采用RGB三种颜色的LED组合设计，利用调光控制不同亮度的组合可以实现丰富的色彩变化，如图1-3所示。从本质上说，调色实际上也是通过亮度的调节实现的。调光调色在电路设计上的要求主要体现在调光原理和控制方式上。

图1-3 LED驱动的第二层应用举例

3）数量众多的LED点光源组成各种灯带、灯饰，在节日彩灯、各种建筑物的轮廓、幕墙装饰等场合已经随处可见，如图1-4所示。此外，大量的点阵显示屏、各种广告屏，以及LED电视等都是由数量可观的LED组成的，如何组织和控制这些LED有序工作是一项逻辑性、技术性很强的工作。理论上说这也是对LED进行逐点调光的控制，但显而易见，由于目标众多，硬件电路十分复杂繁琐。考虑到扩展和维护的方便，通常采用模块设计，而在软件上则需要高效的程序和算法设计，才能实现与硬件匹配的模块之间的信号传输。经过人们不断地摸索、总结和优化，对于这种类型的LED产品已形成了一些高效的解决思路和实施方案，并且有很多电路也通过集成电路固化下来，相关产品的开发、设计得到了简化。

图1-4 LED驱动的第三层应用举例

了解LED驱动的特点，学会一些常用的方法，对用好LED很重要。LED还有很多应用，包括植物生长、医疗、杀菌、通信，以及一些个性化产品和新功能的开发等，这些都需要与之相适应的驱动电路，因此学会LED驱动电路设计的思路和基本方法，对LED产品的开发设计十分重要。