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极管(LED)因其高效节能等优点成为取代白炽灯等传统光源的绿色光源，但LED驱动电路常包含纹波电流输
出，影响了其优异性能。文章旨在研究纹波电流对LED光输出和光效的影响，从而对LED驱动电路的设计具有指导意义。
关键词纹波电流；发光二极管(LED)；光效
0 前言
白光发光二极管(LED)自从问世以来就受到照
明业界的广泛关注，近年来随着其光效的不断提升和
成本的逐步下降，更是被大量运用于普通照明领域。
白光LED因其光效高、寿命长、无污染等优点成为取
代白炽灯和荧光灯等传统光源的新一代绿色节能光源。
但是，LED的驱动方式和其他传统光源大为不同。
一般来说，LED需要恒流驱动，以确保其工作在最佳
状态，这也成为了LED取代传统光源过程中的一道门
槛。白炽灯无需外置驱动器，可直接由市电驱动，也
可由直流驱动，可以说其对驱动的要求最低，使用也
最为简便。荧光灯驱动电路需要镇流器外加启辉器，
若使用电感镇流器，则无需复杂的电路设计，总的来
说荧光灯的使用也较为便易。LED因其工作在直流条
件下，而且其正向导通电压低，无法由市电直接驱动。
根据其在不同条件下的使用，需要AC—DC或DC-DC
转换器来驱动LED。
现市面上绝大多数的LED驱动电路都不可避免地
输出纹波电流，也就是说LED并非工作在真正意义上
的直流电流下。但若要提供真正的直流电流，则需要
复杂的电路设计和高昂的电路成本。在这样的背景下，
研究纹波电流对LED性能的影响可以对LED驱动电
路的设计提出指导意见，以确保LED仍能保持其优异
性能的前提下尽可能地简化电路设计，节约电路成本。
1纹波电流的形成原因
纹波电流的定义是叠加在直流电流稳定量上的交
流分量。造成转换器输出纹波电流的原因共有5种 ：
(1)开关高频纹波
主要来源于高频功率开关变换电路。
(2)输入低频纹波
主要由低频交流输入造成，通常出现在AC—DC转
换器中。
(3)由寄生参数所引起的共模纹波
通常由于功率器件与散热器间、变压器原副边之
间的寄生电容以及导线上、变压器与机壳地之间等存
在着寄生电感或寄生电容。当有一定的电压作用在功
率器件上时，就会产生共模纹波噪声。
(4)器件开关过程中产生的超高频谐振噪声
这是由于在开关过程中，开关器件和功率器件上的
寄生电容和电感谐振而形成的，频率一般为1～10 MHz。
(5)闭环控制引起的纹波噪声
开关电源通常需要对输出进行闭环控制，控制环
路设计不当，可能会引起调节器的振荡或自激，产生
附加纹波，使输出纹波含量增加，此类纹波没有固定
的频率。
对于现在市面上的多种LED驱动电路而言，例如
BUCK、BOOST、SEPIC等电路拓扑结构，开关高频
纹波在输出纹波中占主导地位，纹波输出是这些电路
拓扑的固有特性，难以彻底消除。若驱动电路设计不
合理，还会出现因寄生电容和电感谐振造成的超高频
谐振噪声以及因闭环控制引起的纹波噪声。
2纹波电流对LED性能影响的研究与分析
Ron Lenk和Carol Lenk翻研究了纹波电流对LED
光输出的影响。实验中分别用直流和带交流纹波分量
的直流去驱动LED 并保证两者的均方根相同。LED
被放在积分球内测量光通量，结果发现当存在纹波电
流时，LED变暗且光效下降。他们对此做出以下分析：
纹波电流对LED光效的影响可以从两方面起作用，其
一是正向电压随正向电流的增大而增大，纹波电流的存
在使得电流瞬间值在某些时刻超过电流平均值时LED
消耗功率增大；其二是电流越大，LED效率越低。这
两者结合到一起就造成当消耗功率升高时LED效率反
而降低，通过加权平均进一步降低了LED的光效。
Lei Hart和Nadarajah Narendran四研究了三角波
和正弦波对LED光输出和光效的影响。文中定义纹波
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