各種白光LED專用驅(qū)動(dòng)電路的特性對比分析

1996年日亞化學(xué)的中村氏發(fā)表藍(lán)光LED之后，白光LED就被視為次世代照明光源最具發(fā)展?jié)摿Φ慕M件，因此有關(guān)白光LED的性能改善與商品化應(yīng)用，立即成為各國研究的焦點(diǎn)。目前白光LED已經(jīng)分別應(yīng)用在公共場所步道燈、汽車照明、交通號(hào)志、可攜式電子產(chǎn)品、液晶顯示器等領(lǐng)域。由于白光LED還具備豐富的三原色色溫與高發(fā)光效率，一般認(rèn)為非常適用于液晶顯示器的背光照明光源，因此各廠商陸續(xù)推出白光LED專用驅(qū)動(dòng)電路與相關(guān)組件，有鑒于此本文接著要探討各種白光LED專用驅(qū)動(dòng)電路的特性，與今后的發(fā)展動(dòng)向。定電流驅(qū)動(dòng)的理由 白光LED使用電流驅(qū)動(dòng)的理由主要兩項(xiàng)，分別是：1.白光LED的光度是以順向電流規(guī)范 白光LED的順向電壓通常被規(guī)范成「20mA時(shí)，最小為3.0V，最大為4.0V」，換言之若單純施加一定的順向電壓時(shí)，順向電流會(huì)作大范圍的變化。圖1是從A、B兩家LED廠商的產(chǎn)品中隨機(jī)取樣三種白光LED，進(jìn)行順向電壓與順向電流特性檢測的結(jié)果。根據(jù)檢測結(jié)果顯示若利用3.4V順向電壓驅(qū)動(dòng)上述六種白光LED時(shí)，順向電壓會(huì)在10mA～44mA范圍內(nèi)大幅變動(dòng)。由于白光LED的光度與色度是以定電流方式量測，為獲得預(yù)期的亮度與色度，所以通常是用定電流驅(qū)動(dòng)。

圖1 六種隨機(jī)取樣白光LED的順向電壓與順向電流特性項(xiàng)目

注：1.光度的量測誤差±10% 2.日亞NSCW455白光LED的電氣特性是以Iv=20mA 條件測試時(shí)可以預(yù)估光度與色度，因此建議以定電流方式驅(qū)動(dòng)。（a）白光LED的電氣與光學(xué)特性（Ta=250C ）

2.避免順向電流超越容許電流值有關(guān)白光LED的可靠性，基本上就是需設(shè)法避免順向電流超過白光LED的絕對最大設(shè)計(jì)值（定格值）。如圖2所示白光LED的定格最大順向電流為30mA，隨著周圍溫度的上升，容許順向電流則持續(xù)衰減，如果周圍溫度為500C的話，通常順向電流就不能超過20mA。此外利用定電壓的驅(qū)動(dòng)方式不易控制流入LED的電流值，因此無法維持LED的可靠性。

圖2 白光LED的絕對最大順向電流設(shè)計(jì)值與周圍溫度互動(dòng)關(guān)係 白光LED的驅(qū)動(dòng)方法圖3是驅(qū)動(dòng)白光LED常用的四種電源電路；圖4是上述六種隨機(jī)（random）取樣白光LED，穩(wěn)定化后的Regulation精度特性。根據(jù)圖4的測試結(jié)果顯示，Regulator的負(fù)載特性出現(xiàn)在白光LED的VF角落（curve）上，也就是說圖中的交叉點(diǎn)就是各白光LED的穩(wěn)定動(dòng)作點(diǎn)。a.使用電壓Regulator的驅(qū)動(dòng)方式圖3（a）的電路分別使用可以控制LED電流的電壓Regulator與Ballast電阻，這種電路的優(yōu)點(diǎn)是電壓Regulator種類非常豐富，設(shè)計(jì)者可以選擇的自由度較多，而且與電壓Regulator、LED的接點(diǎn)只有一點(diǎn)；反面缺點(diǎn)是Ballast造成的電力損失會(huì)導(dǎo)致效率惡化，此外LED的順向電流也無法獲得精密控制。如圖4（a）所示隨機(jī)取樣六個(gè)白光LED的順向電流，從14.2mA到18.4mA分布范圍非常寬廣，因此A廠商的LED的（平均值）順向電流高達(dá)2.0mA比廠商A更高，藉此方式試圖使LED作高亮度發(fā)光；相較之下圖4（b）電路使用的Regulator，雖然具有小型、低成本等優(yōu)點(diǎn)，反面缺點(diǎn)是可能會(huì)有無法滿足性能與可靠性之虞，也就是說本電路的實(shí)用性相對的比較容易遭受質(zhì)疑。
來源；國際led網(wǎng)