探讨一下：恒流源驱动的电路如何提高电筒亮度

yangaihui · 发表于 2006-2-28 17:20

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一直以来有个疑问，如何才能提高采用恒流电路的LED电筒的亮度。
我曾经改过几个电筒，包括ARC LSHP、ARC4+，它们都是采用恒流源驱动。尤其是ARC4+采用了单片机控制电流输出实现多档亮度。最新炒得火热的几款可调亮度的电筒都是采用的恒流控制，如FF3。
我很奇怪的是，为何这些采用恒流源的电筒所用LED的电压级都是最低的，如FF3采用的是H级，其他几款也是J级。
从电路原理来分析，当通过负载的电流恒定时，负载的端电压越高，功率越大。如果是这样的话，将LED换成高电压级就能提高输出功率，得到更高的亮度。而且从目前来看，高电压级别的管子应该比低电压级的管子更好找、更便宜。那为何厂家不采用高电压级的LED来提高输出亮度呢？
请电路高手和DIY烧友来解答这个疑问。

yangaihui · 发表于 2006-3-1 03:48

没人愿意回答吗？

飞长爱你 · 发表于 2006-3-1 04:25

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依明江 · 发表于 2006-3-1 05:05

LED光通亮是与工作电流成比例而不是功率，电压级别越高的LED发光效率越低。
采用低电压级别的LED一是为了是恒流驱动电路的工作电压范围更宽，因为这类恒流电路大都是Buck拓扑结构，采用高电压级别的LED将不能在单锂离子电池下满功率工作，二是为了获得高的发光效率，提高产品综合性能。
不知道我的分析对不对，欢迎大家讨论。

依明江 · 发表于 2006-3-1 05:07

更正：一是为了是恒流驱动电路的工作电压范围更宽＝=> 一是为了使恒流驱动电路的工作电压范围更宽

老沈 · 发表于 2006-3-2 01:17

<DIV class=quote>以下是引用依明江在2006-2-28 21:05:32的发言： 
LED光通亮是与工作电流成比例而不是功率，电压级别越高的LED发光效率越低。
.........
不知道我的分析对不对，欢迎大家讨论。</DIV>
这个,第一次听说, 有依据吗?
我还一直以为是与功率成比例.........有点不知所措,但又不愿盲目听从,......希望有下文.

gdxu · 发表于 2006-3-5 06:11

<DIV class=quote>以下是引用老沈在2006-3-1 17:17:46的发言： 
这个,第一次听说, 有依据吗? 
我还一直以为是与功率成比例.........有点不知所措,但又不愿盲目听从,......希望有下文.</DIV>
同问。难道用 5v 0.3A 的恒流恒压电源，和用 3.5v 0.3A 的恒流恒压电源驱动1W led 效果一样？

[此贴子已经被作者于2006-3-4 22:15:44编辑过]

jiangshan0515 · 发表于 2006-3-6 06:14

是恒流，规定的那个瓦数是最佳工作点，效率最高。只知道这么多。昨天问学校教授的，他们研制LED。

ldch · 发表于 2006-3-6 07:50

这里我说两句：
 所谓3W LED，不见得耗电功率就是3W。LED的发光强度跟电流成正比，通常厂家定义3W LED的额定电流为750mA，也就是说，工作电流750mA时，LED就达到了设计亮度。但是，同样通过750mA电流，不同的LED两端电压确有较大离散性，有些两端电压是3.3V，有些就是3.8V。换个角度看，有些LED端电压加到3.3V时，就可以有750mA电流了，而有些需要把两端电压提高到3.8V，才能有750mA电流。
 那么，让我们计算下：3.3*750=2475毫瓦=2.475瓦，3.8*750=2.85瓦。所以说，所谓3W，只能理解为3W功耗数量级，而不是消耗电功率必须是3W。从上面计算看，如果两只LED通过750mA电流时，光效相同，那么自然是3.3V的LED效率高，因为它只消耗了2.475瓦的电功率，而另外一只则消耗了2.85瓦的电功率才达到相同的亮度。
 对于电路来说，输入功率越小，意味着输入电流越小，因电流流过开关元件造成的开关损耗就可以减小。同时由于低电压值的LED光效高，所以，总的效率就提高了。同时，降压电路比较好设计，升压电路，尤其是低压工作的升压电路要提高效率很难。而电池电压与LED额定工作电压之间的差越大，就意味着降压电路的工作空间越大，电路可以恒流调整的空间大，意味着使用时间长。所以，不管怎么说，用低压的LED都是比用高压的LED效率更好。

ldch · 发表于 2006-3-6 08:03

对于LED来说，限定其电流，实现亮度恒定。如果仅仅限定电源电压，则不能保证亮度恒定。比如，电源是3.3V的恒压电源，当负载为3.3V的LED时，此LED工作电流就是750mA；但如果接入3.8V电压的LED，由于此时电源电压只有3.3V，达不到3.8V，所以，此LED工作电流要比750mA小，亮度就会不够。
 相反，如果限定电源电压为3.8V，那么接上3.8V额定电压的LED，其工作电流750mA自然是没有问题的，但如果所接的LED是额定电压3.3V的，那么通过该LED的电流就会大大高于750mA，具体高多少就要看该LED的特性曲线了，这样，就会造成该LED超功率工作，造成提前损坏。
 所以，LED恒流电路，限定了LED的工作电流，而LED两端的电压则跟LED自身的素质有关。当然，理想的恒流电路和理想的恒压电路是没有的，所以，有时恒压电路在一定范围内好像跟恒流电路差别不大。尤其是在低压环境下，输出功率又相对比较高，任何一点电阻损耗都会影响电路输出的实际电压和电流。所以，才造成大家的困惑，到底是恒压好还是恒流好。
 归根结底，效率高好。恒流电路从结构上确保LED自身参数的差异，不会造成过功率使用，对保证LED发光效果有保证。当然，效率是否高就要看电路设计了。使用线性稳压电路的7135，在电池电压较高时效率相对较低，电池电压低于LED额定电压后失去恒流特性，所以，最好的电路结构应该是升降压恒流开关型调整电路。

ldch · 发表于 2006-3-6 08:13

提高LED亮度，当然要提高LED电流。提高电流，当然要提高电压，这个电压是LED两端工作电压，不是LED额定工作电压。选取额定电压高的LED，意味着工作电压也要跟着提高，否则电流上不去。高额定工作电压的LED，发光效率低，发光效率低意味着电能利用率低，意味着电池续航时间缩短。
 所以，选择额定工作电压低的LED，适当调整电路参数，使该LED的工作电压适当提高一些，使得该LED工作电流加大，实际上就是改变电路参数，使恒流电路的恒流值加大（表现在LED端电压上就是端电压加大，即工作电压提高，看怎么理解和怎么说了），从而提高LED亮度。
 对于3W量级的LED，消耗功率大于3.5W～4W，亮度的提高就不明显了，而耗电量相对提高很多，LED寿命也影响很大。所以，要提高的话，提高一点就可以了，不要太贪心了啊，哈哈。
 很晚了，我也困了，今天就说到这里。有空再接着聊，呵呵[em01]

jiangshan0515 · 发表于 2006-3-6 08:30

最好的电路结构应该是升降压恒流开关型调整电路。为啥是开关型？

ujff0574 · 发表于 2006-3-6 18:08

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jiangshan0515 · 发表于 2006-3-7 02:00

回楼上，我思路钻死胡同了，忘了是手电……BS自己一个
老师确实说高电压不适合量产，连3W的大功率都不成熟，他们做3W是80个头合成的，在浦东好多地方用上了。

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