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極管(LED)因其高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)成為取代白熾燈等傳統(tǒng)光源的綠色光源，但LED驅(qū)動電路常包含紋波電流輸
出，影響了其優(yōu)異性能。文章旨在研究紋波電流對LED光輸出和光效的影響，從而對LED驅(qū)動電路的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞紋波電流；發(fā)光二極管(LED)；光效
0 前言
白光發(fā)光二極管(LED)自從問世以來就受到照
明業(yè)界的廣泛關(guān)注，近年來隨著其光效的不斷提升和
成本的逐步下降，更是被大量運(yùn)用于普通照明領(lǐng)域。
白光LED因其光效高、壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為取
代白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)光源的新一代綠色節(jié)能光源。
但是，LED的驅(qū)動方式和其他傳統(tǒng)光源大為不同。
一般來說，LED需要恒流驅(qū)動，以確保其工作在最佳
狀態(tài)，這也成為了LED取代傳統(tǒng)光源過程中的一道門
檻。白熾燈無需外置驅(qū)動器，可直接由市電驅(qū)動，也
可由直流驅(qū)動，可以說其對驅(qū)動的要求最低，使用也
最為簡便。熒光燈驅(qū)動電路需要鎮(zhèn)流器外加啟輝器，
若使用電感鎮(zhèn)流器，則無需復(fù)雜的電路設(shè)計，總的來
說熒光燈的使用也較為便易。LED因其工作在直流條
件下，而且其正向?qū)妷旱�，無法由市電直接驅(qū)動。
根據(jù)其在不同條件下的使用，需要AC—DC或DC-DC
轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動LED。
現(xiàn)市面上絕大多數(shù)的LED驅(qū)動電路都不可避免地
輸出紋波電流，也就是說LED并非工作在真正意義上
的直流電流下。但若要提供真正的直流電流，則需要
復(fù)雜的電路設(shè)計和高昂的電路成本。在這樣的背景下，
研究紋波電流對LED性能的影響可以對LED驅(qū)動電
路的設(shè)計提出指導(dǎo)意見，以確保LED仍能保持其優(yōu)異
性能的前提下盡可能地簡化電路設(shè)計，節(jié)約電路成本。
1紋波電流的形成原因
紋波電流的定義是疊加在直流電流穩(wěn)定量上的交
流分量。造成轉(zhuǎn)換器輸出紋波電流的原因共有5種 ：
(1)開關(guān)高頻紋波
主要來源于高頻功率開關(guān)變換電路。
(2)輸入低頻紋波
主要由低頻交流輸入造成，通常出現(xiàn)在AC—DC轉(zhuǎn)
換器中。
(3)由寄生參數(shù)所引起的共模紋波
通常由于功率器件與散熱器間、變壓器原副邊之
間的寄生電容以及導(dǎo)線上、變壓器與機(jī)殼地之間等存
在著寄生電感或寄生電容。當(dāng)有一定的電壓作用在功
率器件上時，就會產(chǎn)生共模紋波噪聲。
(4)器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲
這是由于在開關(guān)過程中，開關(guān)器件和功率器件上的
寄生電容和電感諧振而形成的，頻率一般為1～10 MHz。
(5)閉環(huán)控制引起的紋波噪聲
開關(guān)電源通常需要對輸出進(jìn)行閉環(huán)控制，控制環(huán)
路設(shè)計不當(dāng)，可能會引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激，產(chǎn)生
附加紋波，使輸出紋波含量增加，此類紋波沒有固定
的頻率。
對于現(xiàn)在市面上的多種LED驅(qū)動電路而言，例如
BUCK、BOOST、SEPIC等電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，開關(guān)高頻
紋波在輸出紋波中占主導(dǎo)地位，紋波輸出是這些電路
拓?fù)涞墓逃刑匦�，難以徹底消除。若驅(qū)動電路設(shè)計不
合理，還會出現(xiàn)因寄生電容和電感諧振造成的超高頻
諧振噪聲以及因閉環(huán)控制引起的紋波噪聲。
2紋波電流對LED性能影響的研究與分析
Ron Lenk和Carol Lenk翻研究了紋波電流對LED
光輸出的影響。實(shí)驗(yàn)中分別用直流和帶交流紋波分量
的直流去驅(qū)動LED 并保證兩者的均方根相同。LED
被放在積分球內(nèi)測量光通量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)存在紋波電
流時，LED變暗且光效下降。他們對此做出以下分析：
紋波電流對LED光效的影響可以從兩方面起作用，其
一是正向電壓隨正向電流的增大而增大，紋波電流的存
在使得電流瞬間值在某些時刻超過電流平均值時LED
消耗功率增大；其二是電流越大，LED效率越低。這
兩者結(jié)合到一起就造成當(dāng)消耗功率升高時LED效率反
而降低，通過加權(quán)平均進(jìn)一步降低了LED的光效。
Lei Hart和Nadarajah Narendran四研究了三角波
和正弦波對LED光輸出和光效的影響。文中定義紋波
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