建立一個(gè)基于LED的系統(tǒng)需要完成以下任工作：1. 確定LED使用數(shù)量以及LED之間的連接方案;2. 選擇線形模式或開關(guān)模式來驅(qū)動(dòng)LED;3. 選擇供電電源，即直流電壓、交流電源或電池;4. 光學(xué)分系統(tǒng)例如透鏡、表層濾鏡等。LED的數(shù)量取決于對亮度的要求與LED的驅(qū)動(dòng)電流。本文介紹了大功率LED和高亮度LED的多種驅(qū)動(dòng)方法。
LED的連接方案
當(dāng)LED的數(shù)量大于一時(shí)，就必須要確定一種LED連接方案。在選擇連接方案時(shí)并無硬性規(guī)則。有時(shí)只是偏愛問題。有時(shí)LED的連接方案可依據(jù)驅(qū)動(dòng)器的選擇來決定。有時(shí)可用供電電源和所需效能也會(huì)影響連接方案的選擇。
LED的連接一般分為三種主要結(jié)構(gòu)，即串聯(lián)、并聯(lián)(共陽極、共陰極、共陽極與共陰極)，以及串、并混聯(lián)(2個(gè)LED串聯(lián)、N個(gè)LED串聯(lián))
1. 串聯(lián)
圖1所示為LED的串聯(lián)電路。串聯(lián)電路中LED電流處處相等。串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是，如果其中之一的LED開路，所有的LED都不會(huì)發(fā)光。串聯(lián)兩端的總VF變大，但對電流的需求變小。LED驅(qū)動(dòng)電路輸出的LED電壓必須大于串聯(lián)中總的VF電壓。通常，額定LED輸出電壓越接近串聯(lián)中總的VF電壓，LED的效能越大。
?
2. 共陽極并聯(lián)或共陰極并聯(lián)
當(dāng)需要獨(dú)立調(diào)整每一個(gè)LED的電流時(shí)，會(huì)使用共陽極或共陰極并聯(lián)。并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)一個(gè)LED開路時(shí)，不會(huì)對其他LED造成影響。并聯(lián)的缺點(diǎn)是，電路需要較高的額定電流。
3. 共陽極并聯(lián)與共陰極并聯(lián)
LED導(dǎo)通電壓之間的差異會(huì)導(dǎo)致電流參差。通過使用最小數(shù)量具有匹配特性(電特性、熱特性和使用壽命)的LED可以避免出現(xiàn)這一情況，把若干具有匹配特性的LED放在一起就相當(dāng)于一個(gè)具有較高額定電流的較大LED。由于具有不同的老化特性和熱特性，這些相匹配的LED可能會(huì)逐漸分化。
?
4. 串并混聯(lián)
圖3是串并聯(lián)混合的例子。這種連接方案通常是總VF需求與總電流需求的折衷方案，因此它更適合于有效LED驅(qū)動(dòng)。
?
LED驅(qū)動(dòng)電路
連接方案會(huì)影響所需驅(qū)動(dòng)通道的數(shù)目。大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)器一般只有一個(gè)通道。然而，部分多通道LED驅(qū)動(dòng)器也是可用的。在共陽極或共陰極的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)通道可控制單個(gè)串聯(lián)支路上的LED或者并聯(lián)LED中的單個(gè)支路。驅(qū)動(dòng)串聯(lián)LED需滿足以下條件：
1. 輸出LED驅(qū)動(dòng)電壓必須大于串聯(lián)LED總的VF電壓;
2. LED驅(qū)動(dòng)恒定電流輸出必須大于等于LED要求的電流。如果電流較大，可使用PWM減小或改變電路電流，例如傳感電阻器。通常LED驅(qū)動(dòng)器被分為線性LED驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器。
線性LED驅(qū)動(dòng)器效率較低并且通常占用較大空間。開關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器效率更高并且更小巧。但是，它們都具有電噪聲與輻射性噪聲問題并且設(shè)計(jì)復(fù)雜。
當(dāng)輸入供電電壓低于LED總的VF時(shí)，就必須使用開關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器。究竟選擇線性LED驅(qū)動(dòng)器還是開關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器，可根據(jù)它們的有效供電電壓和工作效率直接判定。
將穩(wěn)壓器變?yōu)長ED驅(qū)動(dòng)器
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓器擁有下列插腳，VIN、GND、VOUT和FB。FB引腳通過檢測一個(gè)輸入電壓來控制穩(wěn)壓器輸出電壓。對于恒定電流LED驅(qū)動(dòng)器，必須要有電流檢測。通過在LED的電流通路中安插一個(gè)電阻，將LED電流轉(zhuǎn)變?yōu)镕B引腳上的一個(gè)可測電壓。通常將電阻器安插到LED陰極一側(cè)來測定低端電壓，否則只能將電阻器安插到LED陽極一側(cè)來測定高端電壓。此時(shí)需要一個(gè)帶有高共模抑制比的差動(dòng)放大器來測定電阻器兩端的電壓。
?
低壓側(cè)電阻值為VFB/ILED，而高壓側(cè)的電阻值為VFB/(ILED×AV)。
其中，VFB是FB引腳的校準(zhǔn)反饋電壓;ILED是LED需要的電流;AV是差動(dòng)放大器的增益。
對于線性LED驅(qū)動(dòng)器而言，被驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)目為：
?
對于開關(guān)式LED驅(qū)動(dòng)器而言，被驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)目為：
?
其中，VIN是輸入供電電壓;VDO是輸入和輸出的電壓差異;VR是電阻器兩端的檢測電壓;VOR是串聯(lián)的所有LED的額定輸出電壓;VF是標(biāo)準(zhǔn)的單個(gè)LED導(dǎo)通電壓。