LED驅(qū)動設計
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;而在照明領域,LED作為半導體照明最關鍵的部件,更是因為頂著節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護 ..
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;而在照明領域,LED作為半導體照明最關鍵的部件,更是因為頂著節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護等諸多光環(huán)而受到市場的追捧。驅(qū)動電路是LED(發(fā)光二極體)產(chǎn)品的重要組成部分,無論在照明、背光源還是顯示板領域,驅(qū)動電路技術架構的選擇都應與具體的應用相匹配。
LED的發(fā)光原理是在它兩端加上正向電壓,使半導體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復合,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)換為恆流電源,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,另外的基本功能應有兩個方面: 一是儘可能保持恆流特性,尤其在電源電壓發(fā)生±15%的變動時,仍應能保持輸出電流在±10%的范圍內(nèi)變動。用LED作為顯示器或其他照明設備或背光源時,需要對其進行恆流驅(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。 PWM (脈寬調(diào)制)技術是一種傳統(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。該技術的優(yōu)點在于能夠提供高品質(zhì)的白光,以及應用簡單,效率高,但一個致命的缺點是容易產(chǎn)生電磁干擾,有時甚至會產(chǎn)生人耳能聽見的雜訊。 升壓是LED驅(qū)動電路的重要任務,而電感升壓和電荷泵升壓是兩種不同的拓撲模式。「由于LED是由電流驅(qū)動的,而電感在進行電流轉(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,如果設計得當可以超過90%;不過它的缺點也同樣明顯,就是電磁干擾很強,對手機等通信產(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)手機都不再采用電感升壓方式。當然,采用電荷泵的升壓方式其效率將低于電感升壓。 無論在照明應用還是背光應用領域,提高驅(qū)動電路的轉(zhuǎn)換效率都是產(chǎn)品設計者必須面對的問題。提高轉(zhuǎn)換效率,不僅有利于可擕式產(chǎn)品延長待機時間,同時也是解決LED散熱問題的重要手段。在照明領域,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,但是此類元件應具備自身承擔的分壓高,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。所以應儘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,而應該采用電容,電感或有源開關電路等高效電路,這樣才能保證LED 系統(tǒng)的高效率。采用串聯(lián)式集成恆功率輸出電路,可以使LED 的光輸出在很寬的電源范圍內(nèi)保持恆定,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恆功率輸出。 LED 在目前階段,其光效還遠未達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,風能等),以及應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。 |
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