對驅動(dòng)新型LED的恒定電流源的要求

簡(jiǎn)介

自上世紀60年代初問(wèn)世以來(lái)，發(fā)光二極管(LED)已被用于許多半導體器件。從第一個(gè)LED問(wèn)世到現在，LED技術(shù)已經(jīng)取得了很大的技術(shù)進(jìn)步。氮化鎵(InGaN)和銦鎵磷化鋁(InGaAlP)的使用創(chuàng )造了更多各種各樣的顏色(特別是采用InGaN工藝，通過(guò)紫外線(xiàn)發(fā)出的藍光)，通過(guò)LED技術(shù)多彩的LED產(chǎn)品得以問(wèn)世。此外，由于發(fā)光效率、光通量及功耗的改進(jìn)，這些新的半導體材料能夠產(chǎn)生更亮的光。過(guò)去大多數LED都是由5mA~20mA的電流驅動(dòng)的，而現在一些制造商生產(chǎn)的HB LED是由1A甚至更大的連續電流驅動(dòng)的。

過(guò)去從設計角度看，在操作小電流LED時(shí)，采用電阻器或線(xiàn)性穩壓器提供驅動(dòng)LED所需的電流是可以接受的。在這種小電流解決方案中，功耗是最小的，而且這種技術(shù)對于驅動(dòng)許多應用中的LED來(lái)說(shuō)足夠了。隨著(zhù)更新一代HB LED所需的驅動(dòng)電流(IF)的增加，要更多地考慮到LED本身和電流驅動(dòng)電路的散熱管理和功耗問(wèn)題。除了上述原因外，LED也需要更大穩流來(lái)保持顏色、亮度和使用時(shí)間，因此現在逐漸采用開(kāi)關(guān)穩壓器和控制器來(lái)提供驅動(dòng)HB LED所需的恒定電流。本文將介紹LED可以采用的不同拓撲和配置，以及用開(kāi)關(guān)穩壓器和控制器驅動(dòng)LED的方法。

LED配置/拓撲

在驅動(dòng)LED時(shí)有四種基本配置。選擇最理想的拓撲和配置通常取決于應用以及技術(shù)規范和系統要求。設計人員需要考慮輸入電壓、要驅動(dòng)的LED的數量、尺寸/布局限制、效率、散熱管理以及光學(xué)等問(wèn)題。第一種，也是最基本的一種拓撲是單個(gè)LED。采用這種設計的應用實(shí)例有汽車(chē)內頂燈(地圖燈，閱讀燈)。

第二種，可以用串聯(lián)方式驅動(dòng)LED。因為經(jīng)過(guò)所有LED的驅動(dòng)電流都是相同的(假設LED被適當的分檔)，這種配置可以保證顏色和亮度達到最接近的匹配度。在這種情況下，必須注意整個(gè)串聯(lián)串中的輸入電壓以及它和正向電壓降(VF)之間的關(guān)系。這將決定將被用于驅動(dòng)LED的功率拓撲，下文將會(huì )討論這個(gè)問(wèn)題。這方面的應用實(shí)例包括閃光燈和汽車(chē)尾燈/剎車(chē)燈。

驅動(dòng)LED的第三種配置是以并聯(lián)方式驅動(dòng)。在這種配置中，可以以大于單個(gè)LED的最大正向電壓的輸入電壓驅動(dòng)許多個(gè)LED。再次聲明，LED的分檔是非常重要的，因為在并聯(lián)配置中，由于LED之間的VF不同，色彩和/或亮度之間不匹配的可能性非常大。如圖1所示，LED是并聯(lián)連接的器件，電流和電壓(I-V)之間的曲線(xiàn)急劇上升，因此，即使是電壓發(fā)生很小的變化，用電壓源驅動(dòng)LED也會(huì )使正向電流的擺幅很大。