LED的高效驱动分析与典型应用方案
引言
随着生产成本的降低,LED的应用范围越来越广,包括手持终端设备、车载以及建筑照明。高可靠性、极佳的效率以及瞬态响应能力使得它们成为很好的光源。尽管白炽灯泡的成本很低,但是多次更换白炽灯泡也将是一笔很大的开销。路灯就是个很好的例子,完成此项工作需要一组工作人员及一辆卡车对故障灯泡进行更换。因此,在此类应用中,使用LED可以大大降低成本。虽然LED和白炽灯泡的效率几乎相同,但在路灯应用中,有时会因为一些原因,用 LED 代替白炽灯泡,这样不但可以提高可靠性,而且还能节省能源。
白炽灯泡可以发出各种各样的光线,但是在具体的应用中,通常只需要绿色、红色以及$光线――例如交通信号灯。若要使用白炽灯泡,则需要一个滤波器,这会浪费掉 60% 的光能,而 LED 则可以直接产生所需颜色的光线,并且在上电时,LED 几乎是瞬间发光,而白炽灯则需要 200ms的响应时间。因此,在刹车灯设计中采用了 LED。另外,LED 将作为光源在 DLP 视频应用中使用,以替代机械汇编 (mechanical assembly),其可进行高频率的切换。
LED的I-V 特性
图1:LED作为电阻与电压源串联建模
图1显示了典型InGaAlP LED($和琥珀红)的正向电压特性。也可以把 LED 作为电压源与电阻串联建模,并查看模型与实际测量之间的良好关联性。电压源有一个负的温度系数,当结温上升时,电压源的正向电压会发生负的变化。InGaAlP LED的系数在-3.0mV/K~-5.2mV/K 之间,而 InGaN LED(蓝色、绿色和白色)的系数则在-3.6mV/K~-5.2mV/K 之间。这就是为什么不能直接对 LED 进行并联的原因。产生热量最多的器件需要更大的电流,更大的电流会产生更多的热量,进而引起散热失控。
图2显示了作为工作电流函数的相对光输出(光通量)。很明显,光输出与二极管电流是密切相关的,因此,可以通过改变正向电流进行调光。并且,�