讓LED更高效的驅動設計

1 引言

　　LED的市場越來越廣闊，究其原因，無外乎低廉的生產成本、高可靠性、極佳的效率以及瞬態響應能力，無論是手持終端設備，還是車載乃至建筑照明，無不在用到LED。白熾燈在現在的生活中雖然還是應用的主力，白熾燈泡可以發出各種各樣的光線，但是在具體的應用中我們通常只需要綠色、紅色以及黃色光線--例如交通信號燈。若要使用白熾燈泡，則需使用一個濾波器，這會浪費一些光能，而LED則可以直接產生所需顏色的光線，并且在上電時，LED幾乎是瞬間發光，而白熾燈則需要200mS的響應時間。因此，LED比白熾燈更能使用這個時代的用電需求。

　　2 LEDI-V特性

　　圖1顯示了典型InGaAlPLED的正向電壓特征。您也可以把LED作為電壓源與電阻串聯建模，并查看模型與實際測量之間的密切關聯性。電壓源擁有一個負的溫度系數，當結溫上升時，電壓源的正向電壓會發生負的變化。InGaAlPLED（黃色和琥珀紅）的系數在-3.0mV/K到-5.2mV/K之間，而InGaNLED（藍色、綠色以及白色）的系數則在-3.6mV/K和-5.2mV/K之間。這就是為什么不能直接對LED進行并聯的一個原因。產生熱量最多的器件往往需要更大的電流，更大的電流會產生更多的熱量，進而引起散熱失控。

圖1 LED作為電阻與電壓源串聯建模

　　圖2顯示了作為工作電流函數的相對光輸出（光通量）。很明顯，光輸出與二極管電流是密切相關的，因此可以通過改變正向電流進行調光。并且，在電流較小時，曲線幾乎是一條直線，但是在電流增大時，其斜率變小了。這就是說，在電流較低的時候，若將二極管電流增大一倍，則光輸出也會增加一倍；但是電流較高的時候，情況就截然不同了：電流上升100%僅能使光輸出量增加80%。這一點很重要，因為LED是由開關電源驅動的，這會導致在LED中產生相當大的紋波電流。實際上，電源的成本在某種程度上是由所允許的電流大小決定的，紋波電流越大，電源成本就越低，但光輸出會因此受到影響。

圖2 電流超過1A以上，LED效率就會降低