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1、白光LED驱动电路不同特性分析字号: 小 中 大 | 打印 发布: 2008-5-10 19:22 作者: ALINA 来源: 照明工程师社区 查看: 759次 1Q)I nS)OI*n摘要：目前,白光LED已经分别应用于公共场所的步道灯、汽车照明、交通号志、可携式电子产品、液晶显示器等领域。由于白光LED还具备丰富的三原色色温与高发光效率的特性，一般认为非常适用于液晶显示器的背光照明光源，因此，各厂商陆续推出白光LED专用驱动电路与相关组件。照明工程师社区Z7Q4Ky s3l b照明工程师社区%EL2x-gF:O-D 1996年，日亚化学的中村氏发现蓝光LED之后，白光LED就被视为照明光源
2、最具发展潜力的组件，因此，有关白光LED性能的改善与商品化应用，立即成为各国研究的焦点。目前,白光LED已经分别应用于公共场所的步道灯、汽车照明、交通号志、可携式电子产品、液晶显示器等领域。由于白光LED还具备丰富的三原色色温与高发光效率的特性，一般认为非常适用于液晶显示器的背光照明光源，因此，各厂商陆续推出白光LED专用驱动电路与相关组件。鉴于此，本文就LED专用驱动电路的特性与今后的发展动向进行简单阐述。照明工程师社区2c!FQ&ddW;dr&SZ8M1 定电流驱动的理由bcZ+&rAn rB(j(k照明工程师社区Hn5lN?:X 1.1 白光LED的光度以顺向电流规范BS%C;BWMs照
3、明工程师社区+d&vuGfW;w/q5HW?o 白光LED的顺向电压通常被规范成20mA时，最小为3.0V，最大为4.0V，也就是若单纯施加一定的顺向电压时，顺向电流会作大范围的变化。|2WOGUZIM6K;Q3E 图1是从A、B两家LED企业的产品中随机取三种白光LED样品进行顺向电压与顺向电流特性检测的结果。根据检测结果显示，若利用3.4V顺向电压驱动上述六种白光LED时，顺向电流会在1044mA范围内大幅变动。表1为白光LED的电气与光学特性。Q&n/fxN U ajB-R)mn%由于白光LED的光度与色度是以定电流方式量测的，所以，为获得预期的亮度与色度，通常是用定电流驱动。8K8bI
4、K1q 表2为光学坐标的等级(rank)(IF=25mA，Ta=250C)。)dj.+G Z9B4Gm_c KT_7jR w1.2 避免顺向电流超越容许电流值照明工程师社区7P-C L$tC:tSD照明工程师社区(TEden$g1Br 为确保白光LED的可靠性，基本上就是需要设法避免顺向电流超过白光LED的绝对最大设计值(定格值)。 Qx$w|fxd0wt 图2中，白光LED的定格最大顺向电流为30mA，随着周围温度的上升，容许顺向电流则持续衰减，如果周围温度为50，通常顺向电流就不能超过20mA。此外，利用定电压的驱动方式不易控制流入LED的电流值，因此就无法维持LED的可靠性。照明工程师社
5、区D(H?XnP照明工程师社区7wN&f tb e R 2 白光LED的驱动方法:t Xhe8N&G,O 2Z,tg&N;Plq照明工程师社区,S(d%L yF9B#Uj:I,j6LD9E6B#rBz5h0g4X,i H_照明工程师社区3i_ F8k lj$pd3Z/W 照明工程师社区3s*W.z|Cw&OJ;b照明工程师社区!Dxn$Q;AE4图3是驱动白光LED常用的四种电源电路;图4是上述六种随机取样白光LED稳定后的ReguLation精度特性。照明工程师社区dn2n9z%VK 7x3P7m Hb-U 照明工程师社区*5g(J2gKj1c图4的测试结果显示，ReguLator的负载特性
6、出现在白光LED的VF角落上，即图中的交叉点就是各白光LED的稳定动作点。41q H J照明工程师社区a%W0u9gkg#V*O 2.1 使用电压ReguLator的驱动方式照明工程师社区k_(aLdjj7U5|_U/vx q._图3(a)的电路分别使用可以控制LED电流的电压ReguLator与BaLLast电阻，这种电路的优点是电压ReguLator种类丰富，设计者可以选择的自由度较大，而且与电压ReguLator、LED的接点只有一点;缺点是BaLLast造成的电力损失会导致效率恶化。此外，LED的顺向电流也无法获得精密控制。c h+j3O1| w/y(iUr|)c图4(a)中可以看出，
7、随机取样六个白光LED的顺向电流，从14.2mA到18.4mA分布范围非常广，因此，A厂商LED的(平均值)顺向电流高达2.0mA。相比之下，图4(b)电路使用的ReguLator虽然有小型、低成本的优点，缺点是可能会无法满足性能与可靠性的要求，也就是说本电路的实用性相对较弱。照明工程师社区sv0O#cCj*M*FM照明工程师社区G B xS$Q 2.2 使用定电流输出的电压ReguLator驱动方式照明工程师社区s9UqF照明工程师社区QclNvnu 图3(b)的电路虽然可以使流入LED的所有电流稳定化，不过为了匹配(Matching)各LED的电气特性，电路中特别设置了一组BaLLast电
8、阻。+t:lXN照明工程师社区.CR/S;|!k!GT$J 图3(b)中的MAX1910属于定电流输出型的电压ReguLator，虽然本电路使用同厂商、同批号(Lot)的白光LED，获得了极佳的匹配性，不过，在使用不同厂商与批号的LED时，就会出现很大的特性差异分布。本电流Regu-Lator使用类似图3(a)的方式控制驱动电流，不过它却可以使BaLLast电阻的消费电力降低一半左右。!uf&H-n,le6 2cm H+rHh%Z图4(b)的测试结果显示，流入六个随机取样白光LED的电流，从15.4mA到19.6mA，变化范围非常大。因此，A厂商与B厂商两者的LED是以平均17.5mA的电流驱
9、动。此电路的缺点是BaLLast电阻造成的电力损失有残留之虞，而且又无法获得LED电流的匹配性;不过整体而言，本电路兼具动作特性与简洁性，所以具有相当程度的使用价值。照明工程师社区!f-qG+G2x*l,g kn#k2.3 使用输出型的MuLtiPuLL电流Regu-Lator的驱动方式,cVmvC.Jt2Ak_ w+egM mim/D图3(c)的电路可以使流入LED的电流各自稳定化，因此不需要使用BaLLast电阻，电流的精度与匹配性ReguLator则由各自的电流ReguLator支配。;r$f? CVvp-ga la|k p)GX图3(c)中的MAX1570IC可以使上述电流ReguLa
10、tion达成2%标准的电流精度，与0.3%标准的电流匹配性等目标。*H,$oND(N2MTU照明工程师社区-TKJv 由MAX1570IC构成的电流ReguLator为低DropOutType，因此它的动作效率非常高。图4(c)的测试结果显示，使用图3(c)的驱动电路时，流入六个随机取样白光LED稳定化的电流为17.5mA。照明工程师社区1UW5b2Pa照明工程师社区*bI;4yl5r6L$Z 虽然ReguLator与LED之间需要四个连接端子，不过此电路不需要BaLLast电阻，所以可以有效抑制封装面积，因此非常适合应用在封装空间极为狭窄的小型液晶面板等领域。照明工程师社区DTM3E%_U$
11、b*WD6lc4Hb2.4 使用升压型电流ReguLator驱动的方式+m)B/|a照明工程师社区6F4lF2|$Y#h 图3(d)的电路是利用可以使电流稳定化的电感(Inductor)，构成所谓的高效率StepUpConverter。本电路的最大特点是FeedBackThreshoLd电压，可以减少电流检测用电阻的电力损失。此外，LED采用串联方式连接，所以流入白光LED的电流即使是在各种要求下，都能够与LED完全取得匹配。4lABztc照明工程师社区U2S,?K+ 有关电流的精度基本上取决于Regu-Lator的FeedBackThreshoLd精度，因此不会受到LED顺向电压的影响。.E
12、9A)A2v-Ssr? !ec:e;x8|Y$由MAX1848与MAX1561IC构成的电流ReguLator的效率(PLED/PIN)分别是：三个LED+MAX1848，87%;六个LED+MAX-1561， 84%。/m+aN T8R照明工程师社区Q5M$? v6C3S3L StepUpConverter的另一优点是Regu-Lator与LED之间需要两个连接端子，而且LED的使用数量不会受到StepUpConverter种类的影响，这意味着设计者会拥有更大的选择空间。因此，StepUpConverter广泛应用在各种尺寸的液晶面板;电路的缺点是电感外形高度、组件成本偏高，有EMI辐射干扰。FDS*Tn8nf f8vCv|1h8D3结束语?#F4n4l L|, &Iq3mu-nL8F 以上介绍了白光LED常用的驱动电路，并通过实验方式深入探讨了各电路实际运行时的优缺点和特性。由于LED结构的限制，因此会有波长与驱动电流精度不易控制等困扰，随着白光LED背光模块应用需求的不断增加，如何改善上述波长与电流精度问题，同时降低驱动电路的制作成本，成为必须克服的问题。xH5Z u w
