摘 要：提出一种基于恒流二极管的电容降压式小功率LED 驱动电路设计方案，由交流市电供电，输出低压恒流，只需调整电路中部分元件参数即可恒流驱动不同功率LED 灯组。这种设计方案在传统电容降压驱动电路基础上引入了恒流二极管，保证了驱动源低压恒流输出。负载小功率LED 采用交叉阵列方式连接，降低了灭灯率。

      关键字：电路与系统；白光LED；驱动电路；恒流二极管；电容降压；LED 阵列

      0 引言

      近几年，LED 的发光效率增长100 倍，成本下降了10 倍，广泛用于背光、信号显示、照明等领域。在LED 光源及市场开发中，**发展与应用前景的是白光LED，它用作固体照明器件的经济性显著，且有利于环保，正逐步取代传统的白炽灯。

      由于小功率白光LED 价格低廉，发热量小，光效高等特点，被大范围的应用到了普通照明，景观照明，因此小功率LED 驱动电源的设计和性能上的提高也就有了迫切的需求。LED 照明灯通常采用市电供电，由于LED 工作电压低，电流小等特点，用市电驱动LED 要解决降压和整流问题，还要有比较高的效率，较小的体积和较低成本。LED 是电流驱动器件，其亮度与正向电流成正比，为了保证LED 发光高效均匀、LED 驱动源应为恒电流输出。因此设计高效简单，价格低廉的LED 驱动源成为当前一个研究热点。本文设计一种基于恒流二极管的小功率LED 驱动电路，工频市电供电，输出电流恒定。

      1 LED 连接方式

      在设计LED 照明系统时，需要考虑选用什么样的LED 驱动器，以及LED 的连接方式，只有合理的匹配设计，才能保证LED 正常工作。小功率白光LED 的正向电压范围一般为2.8~4 V，工作电流为15~20 mA。照明用的LED 灯一般是多个这样的小功率LED 通过串并联方式组合在一起的，这些LED 通常需要匹配以产生均匀的亮度。另外还需要采用合理的方式将这些LED 连接在一起，不能因为其中一颗LED 灯珠损坏而导致整个LED 灯组不能工作。

      将多个同型号的LED 串接在一起，流过每个LED 的电流相等。LED 一致性较差时，虽然不同LED 灯珠正向电压不同，但流过每个LED 的电流相等，每个LED 灯珠的亮度将会一致。LED 串联连接驱动源输出电压要求较大，电流必须恒定在20 mA 以下。当其中一个LED 因为品质**断路后，将会导致整个LED 灯组不亮，这对LED 灯珠的品质和焊接工艺要求较高。

      多个LED 灯珠全部并联，需要驱动器输出较大的电流，输出电压在3 V 左右。并联连接方式可以避免一个LED 烧坏后整个灯组熄灭这一严重缺陷。由于LED 发光强度与工作电流成正比关系，LED 灯珠之间参数存在一定差异，流过每个LED灯珠的电流不一致，直接导致LED 发光亮度不均匀。采用恒流方式驱动并联LED 时，LED 灯珠应尽量多的并联，防止因为其中几颗LED 烧坏，致使流过其他LED 的电流增加而烧坏。

      为了提高可靠性、发光均匀性，提出了交叉阵列连接方式，图1 为LED 交叉阵列连接方式图。

      从图中可以看出当其中个别LED 短路或断路，也不会引起整个灯组熄灭。这种交叉阵列连接方式具有线路简单，亮度稳定，可靠性高，对驱动要求较低等特点。