2005-12-8 9:45:00)已有人阅读此文。
概述如果能够通过使led正向电流相等而确保白光发射的均匀性，则可以并联驱动白光led。为驱动led，应该选择可控的电流源或者带有电流控制的步进转换器。采用电荷泵或者开关升压转换器可以实现这样的与几个标准产品的结合。
很多年来，发光二极管(led)广泛的应用于状态显示与点阵显示板。现在，不仅可以选择近期刚刚研发出来的蓝光和白光产品(普遍用于便携设备)，而且也能在已有的绿光、红光和黄光产品中选择。例如，白光led被认为是彩色显示器的理想背光源。
但是，必须注意这些新型led产品的固有特性，需要为其设计适当的供电电源。本文描述了新、旧类型led的特性，以及对驱动电源的性能要求。
标准红光、绿光和黄光led
使led工作的最简单的方式是，用一个电压源通过串接一个电阻与led相连。只要工作电压(vb)保持恒定，led就可以发出恒定强度的光(尽管随着环境温度的升高光强会减小)。通过改变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。
对于5mm直径的标准led，图1给出了其正向导通电压(vf)与正向电流(if)的函数曲线。[1] 注意led的正向压降随着正向电流的增大而增加。假定工作于10ma正向电流的绿光led应该有5v的恒定工作电压，那么串接电阻rv 等于(5v -vf,10ma)/10ma = 300。
如数据表中所给出的典型工作条件下的曲线图(图2)所示，其正向导通电压为2v。
图1. 标准红光、绿光和黄光led具有1.4v至2.6v的正向导通电压范围。当正向电流低于10ma时，正向导通电压仅仅改变几百毫伏。
图2. 串联电阻和稳压源提供了简单的led驱动方式。
这类商用二极管采用gaasp (磷砷化镓)制成。易于控制，并且被绝大多数工程师所熟知，它们具有如下优点：
所产生的色彩(发射波长)在正向电流、工作电压以及环境温度变化时保持相当的稳定性。标准绿光led发射大约565nm的波长，容差仅有25nm。由于色彩差异非常小，在同时并联驱动几个这样的led时不会出现问题(如图3所示)。
正向导通电压的正常变化会使光强产生微弱的差异，但这是次要的。通常可以忽略同一厂商、同一批次的led之间的差异。
正向电流高至大约10ma时，正向电压变化很小。红光led的变化量大约为200mv，其它色彩大约为400mv (如图1所示)。
相比之下，对于低于10ma的正向电流，蓝光和白光led的正向电压变化更小。可以直接使用便宜的锂电池或三节nimh电池驱动。
图3. 该图给出了同时并联驱动几个红光、黄光或者绿光led的结构，具有很小的色彩差异或亮度差异。
因此，驱动标准led的电流消耗非常低。如果led的驱动电压高于其最大的正向电压，则并不需要升压转换器或者复杂昂贵的电流源。
led甚至可以直接由锂电池或者3节nimh电池来驱动，只要因电池放电而导致的亮度减弱可以满足该应用的要求即可。
蓝光led在很长的一段时间内都无法提供发射蓝光的led。设计工程师仅能采用已有的色彩：红色、绿色和黄色。
早期的“蓝光”器件并不是真正的蓝光led，而是包围有蓝色散射材料的白炽灯。
几年前，使用纯净的碳化硅(sic)材料研制出了第一个“真正的蓝光”led，但是它们的发光效率非常低。下一代器件使用了氮化镓基料，其发光效率可以达到最初产品的数倍。当前制造蓝光led的晶体外延材料是氮化铟镓(ingan)。
发射波长的范围为450nm至470nm，氮化铟镓led可以产生五倍于氮化镓led的光强。
白光led真正发射白光的led是不存在的。这样的器件非常难以制造，因为led的特点是只发射一个波长。白色并不出现在色彩的光谱上；一种替代的方法是，利用不同波长合成白色光。
白光led设计中采用了一个小窍门。在发射蓝光的ingan基料上覆盖转换材料，这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。于是得到了蓝光和黄光的混合物，在肉眼看来就是白色的(如图4所示)。
[2]图4. 白光led的发射波长(实线)包括蓝光和黄光区域的峰值，但是在肉眼看来就是白色。肉眼的相对光敏感性(虚线)如图所示。
白光led的色彩由色彩坐标定义。x和y坐标的数值根据国际照明委员会(cie)的15.2规范的要求计算得到。
[3] 白光led的数据资料通常会详细说明随着正向电流增加而引起的色彩坐标的变化(如图5所示)。[4]
图5. 正向电流的变化改变了白光led (osram opto semiconductors的le q983)的色彩坐标，并因此改变了白光质量。
不幸的是，采用ingan技术的led并不像标准绿光、红光和黄光那样容易控制。ingan led的显示波长(色彩)会随着正向电流而改变(如图6所示)。例如，白光led所呈现的色彩变化产生于转换材料的不同浓度，以及蓝光发光ingan材料随着正向电压的变化而产生波长变化。
从图5可以看到色彩的变化，x和y坐标的移动意味着色彩的改变(如前所述，白光led没有明确的波长。)
白色发光二极管及其驱动电路（**）
2005-6-9)已有人阅读此文。
1前言。近几年，业界开始大量采用led替代ccfl和el作为lcd的背光(背景光照明的简称)，与ccfl、el相比．led具有如下优点：1)可使lcd色彩更逼真，采用led背光町提供130％的ntsc色阶，而ccfl仅为70％。
色阶的扩充使lcd影像色度更饱和、更逼真；可使lcd厚度更薄，在18英寸lcd模块中，led背光厚度为4mm～6mm，ccfl为8mm～12nm；3)寿命长，可达5万小时；4）符合环保要求，led不含汞，5）与el背光相比，led背光不会产生于扰。因此，led背光广泛用于pc、tv、汽车音响、手机、通信设备、个人数字助理(pda)和手表等领域，它已成为lcd背光市场的主导产品，2023年led的市场需求量占背光市场总需求量的60％左右，目前，有绿、红、蓝和白色led作为lcd的背光，由于**因素，绿色led居主流，约占led背光产品的80％，它们的额定电流为2ma～20ma，亮度为600mcd。由于白色led的成本较高，目前主要用于彩屏手机和彩屏pda的背光以及汽车仪表的照明。
2 白色led的发光机理及特性。
2．1 发光机理。
单芯片白色led是一种含ingan活性层的can发光二极管，它主要有两种发光机理：一种是结合蓝色led和黄磷，通过蓝光和磷发射的黄光的混合产生白光；另一种是通过紫外光led和红、蓝、绿磷的组合产生白光。
2．2 特性。
白色led的主要特性有：正向压降为3．5 v；发光效率大于20lm／w，优于白炽灯泡，次于荧光灯(601m／w～100lm／w)，2023年，发光效率可提高到60lm／w，接近荧光灯水平，从而可大量用于照明市场；光通量为231m；封装尺寸小。nichia公司于2023年推出smd型白色led，型号为nscw215，它是一种侧视smd型白色led，高度为0．8/1mm，电流为20ma时，亮度达600mcd。
toyoda gosei公司推出smd型白色led，尺寸为3．2 mm×2．8 mm，型号为tg white，电流为20ma时，亮度达100mcd，发光效率为4．5 lm／w～5 lmw。citizen公司采用nichia公司的白色led裸片开发出迄今为止世界上最小的白色led，其厚度为0．55 mm。nichia公司的非smd型白色led的尺寸为11．2mm(宽)×7．2mm(长)×6mm(高)，寿命长，达5万小时以上。
白色led在照明市场上的应用前景诱人，为此，世界各国led厂商加紧开发大功率白色led，如nichia公司开发出大功率ingan led，功率达1 w～2 w，是现有led的10倍。美国加州大学固态发光及显示中心计划在2023年前开发出发光效率为200lm／w的白色led。
3 白色led驱动电路。
目前，白色led主要用于彩屏手机和彩屏pda，一个彩屏lcd的均匀背光需要3个～4个或更多的白色led，智能手机可能需要6个或更多的白色led。由于白色led需求的增多。有力地推动了白色led驱动器市场的增长。
据linear公司电源事业部产品营销经理tony armstrong估计："2023年手机出货量将超过4亿部。其中至少有60％～70％是彩屏手机，此外。
还将有1 000部彩屏pda，市场将有几亿块白色led驱动器的需求"，由于白色led的正向压降为3．5 v，当单节锂电池相近，因此，需要一个升压转换器来解决白色led的正向电压问题。目前，升压有两种解决方案：一是电荷泵方式(开关电容器)，其优点是占用面积小，但效率低，国家半导体公司推出的白色led驱动器采用这种开关电容，该公司认为，如果采用升压转换器，当驱动器处于断电状态时就会有漏电流；二是电感开关升压方式，其优点是效率高，但占用面积大。
目前，大多数白色led驱动器厂商都采用电感开关升压方式，如catalyst公司的cat32型白色led驱动器，它工作在1．2mhz的固定频率上，它可增强低电压电池的电压，并自动调整驱动电流，最多可支持4个串联在一起的白色led。该公司正在开发比cat32更先进的白色led驱动器，它可通过mpu对电流进行控制，并集成了无源元件，从而节约了成本。linear公司推出片上集成肖特基二极管的白色led驱动器，这样，驱动电路只需两个外部电容器、一个电阻器和一个电感器。
而一般白色led驱动器是集成mosfet。
白色led驱动电路由白色led驱动器和外围电路(包含晶体管、二极管、电感器、电容器和电阻器等)组成。驱动白色led需要一个恒流源，电流一般为15ma～20ma。led的亮度依赖于其正向电流，所以多个白色led串联使用，可保证流过每个白色led的电流都相同。
正向编置的4个串联白色led需14v电压，该电压通过升压稳压器来提升单节锂电池(2．7v～4．2v)故称工作电压来获得。图1给出一种单节锂电池(2．7v～4．2v)供电的高效率白色led驱动电路。图1中的sp6682是一块标准的稳压充电泵电路。
它含有一个内部500khz振荡器，用以正常驱动充电泵电容器？使输人电压提高一倍。图1中的电路不采用电荷泵电容器，而将振荡器的输出加到引脚7上．并驱动q1的导通和截止。
ql、l1、d1和c1构成一个升压稳压器，使c1两端的电压升高。当该电压超过4个串联的白色led的正向压降之和时，电流开始启动。白色led与电流检测电阻器r1串联，形成反馈回路闭合。
要使r1两端的压降为最小，就可获得高效率。将r1两端的电压与sp6682的0．3v参数电压比较，可使该驱动电路的效率达87%。通常，市售的集成升压稳压器以1．24v带隙电压作为反馈参考电压，将使rl两端产生1．24v的压降。
从而使转换效率降低7％。sp6682的0．3v参考电压远低于1．24v，而效率的降低与参考电压成正比。mosfet具有很小的导通电阻和很高的开关速度，这些参数优于其他集成开关。
mosfet的击穿电压会限制最大输出电压，通过调节该电压以驱动所需几个白色led的系统。在sp6682的启动引脚6上加一个pwm信号，可使稳压器关闭和重新启动，以精确地控制白色led的亮度。
双节锂电池(6v～8．4v)供电的白色led驱动电路应当选择的白色led驱动器，如图2所示。ti公司的tps61042就是一块适合双节锂电池供电的白色led驱动器，但tps61042的输入电压仅为1．8v～6 v，只要巧妙地将tps61042的输入电压与功率级分开，就能使tps61042驱动白色led。将系统3．3v电压接到驱动器的引脚vin上，驱动器的功率级输入直接连接到双节锂电池上。
通常，功率级可连接到低于可需输出电压的任何电压输出端。由于升压拓扑，功率级的输入电压必须低于输出电压，或者电感器和二极管直接将输入电压传送到输出端。引脚sw上的允许最大电压为28 v，限制了功率级的最大输入电压。
图2的驱动电路表明，输入电压越高，效率也越高。所以，该驱动电路完全不受其输入电压范围的限制，并能有效地节约系统成本和板极空间，还提高了效率。
LED驱动电路详细介绍
内容摘要 提出了几种有代表性的实用led驱动电路方案，并对每一种驱动电路的工作原理，优缺点及适用范围进行了较详尽的论述。对led用户合理选用驱动电路有一定的指导作用。并附电压系数计算表 led恒流驱动器型谱图 恒流驱动器性能对比表 恒流驱动器接线图等图表4张。一 概述。led是一种节能 环保 小尺寸...
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