LED驅動(dòng)設計思想

LED在可攜式產(chǎn)品中背光源的地位已經(jīng)不可動(dòng)搖，即便是在大尺寸LCD的背光源當中，LED也開(kāi)始挑戰CCFL(冷陰極螢光燈)的主流地位;而在照明領(lǐng)域，LED作為半導體照明最關(guān)鍵的部件，更是因為頂著(zhù)節能、環(huán)保、長(cháng)壽命、免維護等諸多光環(huán)而受到市場(chǎng)的追捧。驅動(dòng)電路是LED(發(fā)光二極管)產(chǎn)品的重要組成部分，無(wú)論在照明、背光源還是顯示板領(lǐng)域，驅動(dòng)電路技術(shù)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，使半導體中的少數載流子和多數載流子發(fā)生復合，放出過(guò)剩能量，從而引起光子的發(fā)射。LED驅動(dòng)電路的主要功能是將交流電壓轉換為恒流電源，同時(shí)按照LED器件的要求完成與LED的電壓和電流的匹配。LED驅動(dòng)電路除了要滿(mǎn)足安全要求外，另外的基本功能應有兩個(gè)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(dòng)時(shí)，仍應能保持輸出電流在±10%的范圍內變動(dòng)。用LED作為顯示器或其他照明設備或背光源時(shí)，需要對其進(jìn)行恒流驅動(dòng)，主要原因是：

1、避免驅動(dòng)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(gè)LED亮度、色度的一致性。

二是驅動(dòng)電路應保持較低的自身功耗，這樣才能使LED的系統效率保持在較高水準。

PWM(脈寬調制)技術(shù)是一種傳統的調光方式，它利用簡(jiǎn)單的數位脈沖，反覆開(kāi)關(guān)LED驅動(dòng)器，系統只需要提供寬、窄不同的數位式脈沖，即可簡(jiǎn)單地實(shí)現改變輸出電流，從而調節LED的亮度。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高品質(zhì)的白光，以及應用簡(jiǎn)單，效率高，但一個(gè)致命的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生電磁干擾，有時(shí)甚至會(huì )產(chǎn)生人耳能聽(tīng)見(jiàn)的雜訊。

升壓是LED驅動(dòng)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撲模式。“由于LED是由電流驅動(dòng)的，而電感在進(jìn)行電流轉換時(shí)效率最高，因此電感升壓方式最大的優(yōu)點(diǎn)就是效率高，如果設計得當可以超過(guò)90%;不過(guò)它的缺點(diǎn)也同樣明顯，就是電磁干擾很強，對手機等通信產(chǎn)品的系統要求就非常高。隨著(zhù)電荷泵的出現，目前大多數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(wú)論在照明應用還是背光應用領(lǐng)域，提高驅動(dòng)電路的轉換效率都是產(chǎn)品設計者必須面對的問(wèn)題。提高轉換效率，不僅有利于可攜式產(chǎn)品延長(cháng)待機時(shí)間，同時(shí)也是解決LED散熱問(wèn)題的重要手段。在照明領(lǐng)域，由于使用大功率LED，因此提高轉換效率就顯得尤為重要。

LED在工作時(shí)需要有穩流、穩壓的元件，但是此類(lèi)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因為驅動(dòng)電路的工作功耗太大而使總體系統的效率大為降低，有悖于節能高效的宗旨。所以應盡可能不采用電阻或串聯(lián)穩壓電路來(lái)作為L(cháng)ED驅動(dòng)器的限流主電路，而應該采用電容、電感或有源開(kāi)關(guān)電路等高效電路，這樣才能保證LED系統的高效率。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保持恒定，但一般的IC電路會(huì )因此而使效率有所下降。采用有源開(kāi)關(guān)電路可以保證在較高的轉換效率下實(shí)現電源電壓大幅度變化時(shí)恒功率輸出。

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(cháng)處，可以在安全特地電壓(游泳池、劃水池內水下燈具、礦燈)條件下高效工作。此外，在直接采用綠色電能(太陽(yáng)能、風(fēng)能等) ，以及應急照明方面也有著(zhù)其獨特的優(yōu)勢。尤其在調光方面，LED不僅可實(shí)現0~100%的調光，并且可保證在整個(gè)調光過(guò)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(diǎn)。