LED驅(qū)動設(shè)計思想

LED在可攜式產(chǎn)品中背光源的地位已經(jīng)不可動搖，即便是在大尺寸LCD的背光源當(dāng)中，LED也開始挑戰(zhàn)CCFL(冷陰極螢光燈)的主流地位;而在照明領(lǐng)域，LED作為半導(dǎo)體照明最關(guān)鍵的部件，更是因為頂著節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護(hù)等諸多光環(huán)而受到市場的追捧。驅(qū)動電路是LED(發(fā)光二極管)產(chǎn)品的重要組成部分，無論在照明、背光源還是顯示板領(lǐng)域，驅(qū)動電路技術(shù)架構(gòu)的選擇都應(yīng)與具體的應(yīng)用相匹配。

LED的發(fā)光原理是在它兩端加上正向電壓，使半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩能量，從而引起光子的發(fā)射。LED驅(qū)動電路的主要功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為恒流電源，同時按照LED器件的要求完成與LED的電壓和電流的匹配。LED驅(qū)動電路除了要滿足安全要求外，另外的基本功能應(yīng)有兩個方面：

一是盡可能保持恒流特性，尤其在電源電壓發(fā)生±15%的變動時，仍應(yīng)能保持輸出電流在±10%的范圍內(nèi)變動。用LED作為顯示器或其他照明設(shè)備或背光源時，需要對其進(jìn)行恒流驅(qū)動，主要原因是：

1、避免驅(qū)動電流超出最大額定值，影響其可靠性。

2、獲得預(yù)期的亮度要求，并保證各個LED亮度、色度的一致性。

二是驅(qū)動電路應(yīng)保持較低的自身功耗，這樣才能使LED的系統(tǒng)效率保持在較高水準(zhǔn)。

PWM(脈寬調(diào)制)技術(shù)是一種傳統(tǒng)的調(diào)光方式，它利用簡單的數(shù)位脈沖，反覆開關(guān)LED驅(qū)動器，系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)位式脈沖，即可簡單地實現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)LED的亮度。該技術(shù)的優(yōu)點在于能夠提供高品質(zhì)的白光，以及應(yīng)用簡單，效率高，但一個致命的缺點是容易產(chǎn)生電磁干擾，有時甚至?xí)a(chǎn)生人耳能聽見的雜訊。

升壓是LED驅(qū)動電路的重要任務(wù)，而電感升壓和電荷泵升壓是兩種不同的拓?fù)淠Ｊ健?ldquo;由于LED是由電流驅(qū)動的，而電感在進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換時效率最高，因此電感升壓方式最大的優(yōu)點就是效率高，如果設(shè)計得當(dāng)可以超過90%;不過它的缺點也同樣明顯，就是電磁干擾很強(qiáng)，對手機(jī)等通信產(chǎn)品的系統(tǒng)要求就非常高。隨著電荷泵的出現(xiàn)，目前大多數(shù)手機(jī)都不再采用電感升壓方式。當(dāng)然，采用電荷泵的升壓方式其效率將低于電感升壓。

無論在照明應(yīng)用還是背光應(yīng)用領(lǐng)域，提高驅(qū)動電路的轉(zhuǎn)換效率都是產(chǎn)品設(shè)計者必須面對的問題。提高轉(zhuǎn)換效率，不僅有利于可攜式產(chǎn)品延長待機(jī)時間，同時也是解決LED散熱問題的重要手段。在照明領(lǐng)域，由于使用大功率LED，因此提高轉(zhuǎn)換效率就顯得尤為重要。

LED在工作時需要有穩(wěn)流、穩(wěn)壓的元件，但是此類元件應(yīng)具備自身承擔(dān)的分壓高，但功耗要小的特性，否則將使具有較高效率的LED因為驅(qū)動電路的工作功耗太大而使總體系統(tǒng)的效率大為降低，有悖于節(jié)能高效的宗旨。所以應(yīng)盡可能不采用電阻或串聯(lián)穩(wěn)壓電路來作為LED驅(qū)動器的限流主電路，而應(yīng)該采用電容、電感或有源開關(guān)電路等高效電路，這樣才能保證LED系統(tǒng)的高效率。采用串聯(lián)式集成恒功率輸出電路，可以使LED的光輸出在很寬的電源范圍內(nèi)保持恒定，但一般的IC電路會因此而使效率有所下降。采用有源開關(guān)電路可以保證在較高的轉(zhuǎn)換效率下實現(xiàn)電源電壓大幅度變化時恒功率輸出。

LED在目前階段，其光效還遠(yuǎn)未達(dá)到可以取代三基色螢光燈的程度，但是以其獨特的長處，可以在安全特地電壓(游泳池、劃水池內(nèi)水下燈具、礦燈)條件下高效工作。此外，在直接采用綠色電能(太陽能、風(fēng)能等) ，以及應(yīng)急照明方面也有著其獨特的優(yōu)勢。尤其在調(diào)光方面，LED不僅可實現(xiàn)0~100%的調(diào)光，并且可保證在整個調(diào)光過程保持較高光效，并且不損害LED的壽命，而氣體放電燈則很難做到這一點。