基于超高亮LED的驅動(dòng)電路方案設計

摘要：在簡(jiǎn)要介紹超高亮LED的特點(diǎn)以及特性的基礎上，詳細介紹了LED的電阻限流、線(xiàn)性調節器和開(kāi)關(guān)調節器等驅動(dòng)方式，在此基礎上介紹了超高亮LED的驅動(dòng)芯片MLX10801的功能和應用．并給出了當前主要超高亮LED驅動(dòng)芯片的主要特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)光二極管：超高亮：恒流驅動(dòng)

引言
　　發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)發(fā)明于20世紀60年代，它是利用半導體材料中的電子和空穴相互結合并釋放出能量，使得能量帶(Energy Gat，)位階改變，以發(fā)光顯示其所釋放出的能量。LED具有體積小、壽命長(cháng)、驅動(dòng)電壓低、耗電量低、反應速率快、耐震性佳等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于信號指示、數碼顯示等領(lǐng)域。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，使得它越來(lái)越多地用在彩燈裝飾、甚至照明領(lǐng)域。

1 超高亮LED的特點(diǎn)
　　與傳統的照明燈相比，超高亮LED具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　1)壽命長(cháng)，可靠耐用，維護費用極為低廉LED可連續使用105h，比普通白熾燈泡長(cháng)100倍；
　　2)高效率現在已經(jīng)可以達到201m／w．預計到2005年將達到501m／W[1]，LED)的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段，其發(fā)光效率可達80％～90％，LED比節能燈還要節能1／4；
　　3) 色彩鮮艷，光色單純以12英寸的紅色交通信號燈為例，它采用低光效的140W白熾燈作為光源，所產(chǎn)生的2000lm的白光經(jīng)紅色濾光片后，光損失90％，只剩下2001m的紅光，而在Lumileds Lighting公司采用18個(gè)紅色LED光源設計的燈中，包括電路損失在內，僅耗電14W，即可產(chǎn)生同樣的光效；
　　4)點(diǎn)亮速度快 汽車(chē)信號燈是LED光源應用的一個(gè)重要領(lǐng)域，由于LED響應速度快(ns級)，在汽車(chē)上安裝高位LED剎車(chē)燈，可以減少汽車(chē)追尾事故的發(fā)生。
　　近年來(lái)高亮LED已經(jīng)在汽車(chē)的近光燈中得到了應用，例如德國奧迪公司的奧迪A86.O，意大利Fioravanti公司在2003年日內瓦車(chē)展上推出的概念車(chē)Yak，美國福特公司不久前在底特律車(chē)展上推出的Model U都開(kāi)始將高亮LED用于前照燈的設計中。
　　盡管超高亮LED具有許多優(yōu)點(diǎn)，但目前仍存在下述缺點(diǎn)：
　　1)功率低市面上的單體LED功率一般在5W以下，還沒(méi)有出現更大功率的LED，這是目前LED難以成為照明首選的最大瓶頸；
　　2)需要嚴格控制溫度 LED是一種半導體材料，與普通二極管一樣具有PN結，由于高亮二極管的功率相對比較大，所以與功率半導體器件相同，需要考慮散熱問(wèn)題，結溫過(guò)高會(huì )直接影響LED的壽命，并且會(huì )增大LED的光衰，情況嚴重的會(huì )將LED燒壞；
　　3) 價(jià)格高除了功率低，價(jià)格是LED難以成為照明的主要因素，雖然LED目前已被大多數人認識，也被多數人看好，但其高昂的價(jià)格難以被消費者接受，目前單體黃色LED大約O．6元／個(gè)，綠色與藍色單體LED在1．8元／個(gè)左右，白色LED的價(jià)格達到了2.2～5.5元／個(gè)左右；如果將幾十個(gè)單體LED組合，其成本將大大增加,如把一個(gè)LED安裝在草坪燈里，其單價(jià)就相當于一般草坪燈的幾倍，LED要成為未來(lái)照明的主流光源，就一定要朝著(zhù)大流明方向發(fā)展，成本才有可能降低，市場(chǎng)才有可能突破。

2 超高亮LED的特性
　　HPWA-xH00是Lumileds Lighting公司的一種超高亮LED，本文以它為例分析超高亮LED的特性。圖1為正向壓降(VF)和正向電流的(IF)關(guān)系曲線(xiàn)，由曲線(xiàn)可知，當正向電壓超過(guò)某個(gè)閾值(約2V)，即通常所說(shuō)的導通電壓之后，可近似認為，IF與VF成正比。表1是當前主要超高亮LED的電氣特性。由表1可知，當前超高亮LED的最高IF可達1A，而VF通常為3～4V。

　　由于LED的光特性通常都描述為電流的函數，而不是電壓的函數，光通量(φV)與IF的關(guān)系曲線(xiàn)如圖2所示，因此，采用恒流源驅動(dòng)可以更好地控制亮度。此外，由表1可知LED的正向壓降變化范圍比較大(最大可達1V以上)，而由圖1中的VF-IF曲線(xiàn)可知，VF的微小變化會(huì )引起較大的，IF 變化，從而引起亮度的較大變化。所以,采用恒壓源驅動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅動(dòng)。