LED技术在最近几年发展迅速,性价比不断提高,加上能源短缺问题的日益突出,白光LED以其高效、环保的优点正在逐步取代传统光源。本文初浅介绍有关白光LED的相关知识,供使用白光LED时参考。
白光LED简介
通常白光LED生产技术主要分为单晶型和多晶型两种。单晶型又分为蓝色LED+发黄光的荧光粉和紫外光LED+发红、蓝、绿光的荧光粉两种发光方式,前者是利用发黄光系列的忆铝石榴石荧光粉收到蓝色LED照射后发出黄光,经与末被吸收的蓝光混合后,产生被肉眼视为白色的光;后者是利用紫外光或近紫外光激发RGB三包荧光粉,生成RGB三元色的光混合产生白光。多晶型由红色、蓝色、绿色三颗LED所发出的光混合成白光或由蓝绿色、琥珀色LED的互补色关系产生互补色自光。
现在市场上广泛使用的白光LED基本上是以单晶型为主,它的驱动电路简单,造价低,实际寿命可达数万小时。白光LED的光效已由1998年的5流明/W提高到近年来的30-50流明/W,仅次于荧光灯。目前市场上常见的四个插脚设计的食人鱼LED(见下图)相对两个插脚的传统LED来说具有抗震性好、热阻低的优势,因而被广泛采用。
白光LEO驱动电路由于白光LED本身对正向电压(>3.6V)和正向电流(20mA左右)的苛刻要求,因此很需要一个能够给自光LED提供稳定输出电压或电流的驱动电路。目前,白色LED驱动电路按照负载连接方式分为并联型、串联型和串并混联型;从提供驱动源的类型可分为电压驱动型和电流驱动型。通常白光LED的驱动分类是结合上面两种分类,分为4种常用的电源驱动方式(见下图):1.电压源加镇流电阻,2.电流源加镇流电阻,3.多路电流源,4.磁升压方式驱动串联LED。
前3种并联方式一般采用开关电容式升压电荷泵作为驱动器,因此具有低EMI辐射、低噪声、低成本、体积小的优点,但是LED需要多个连接端引出且LED的离散性对亮度影响较大,而磁升压式驱动器的优、缺点正好与之相反。具体来说,第1种驱动类型的优点是选择电压源的余地很大,提供一定电压给自光LED而不需要考虑其正向电压,然而为了在输入电压变化的情况下得到稳定的输出电压,造成了此方式的输入电压越高,电源转换效率越低;第2种驱动类型中,LED有一个或多个线性电流校正电路,以保证流过LED电流的匹配和稳定,但LED之间的正向电压各不相同,因此电流的匹配精度非常有限;第3种驱动类型性能指标最高,且进一步减小了应用电路的有效体积,唯一的不足是驱动白光LED的数量由它的输出端口数目决定。由于白光LED串联后需要较高的驱动电压,而电荷泵的升压比及输出能力有限,因此串联方式基本都是采用第4种驱动类型,串联驱动的最大好处是流过每个LED的电流都一样,不存在亮度不匹配的问题,而且升压转换在其最大工作周期内可以有适当的升压比,可以提供一个足够大的电压驱动LED,这种方式驱动LED可以得到很高的电源效率。这四种驱动类型各具特色,使用时可根据实际要求选择一个性价比较高的电路。
为了保证较高的驱动效率,驱动电路一般都采用专用芯片,如恒流输出电荷泵MAXl910,多路恒流输出电荷泵MAXl570、MAXl573,电感升压恒流DC-DC变换器MAXl561、MAXl848。这些芯片的实用电路资料较多,在此仅以MAXl910为例作简单说明。如图3所示,电荷泵向外提供52.2mA的稳定电流,故这种电路可以在使用同一厂家、同一批次的LED时达到较好的匹配,如使用不同厂家的LED正向电流会出现较大差异,可适当改变镇流电阻使其匹配。该电路是一种兼顾了性能和简化电路的好方法。