一、什么是LED ?
LED（Light EmittingDiode），又稱(chēng)發(fā)光二極管，它們利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發(fā)生復合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光。
二、LED有哪些優(yōu)點(diǎn)?
★ 高效節能 一千小時(shí)僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時(shí)耗1度電，普通10W節能燈一百小時(shí)耗1度電）
★超長(cháng)壽命 半導體芯片發(fā)光，無(wú)燈絲，無(wú)玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達五萬(wàn)小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節能燈使用壽命也只有八千小時(shí)）
★ 光線(xiàn)健康 光線(xiàn)中不含紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線(xiàn)中含有紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)）
★綠色環(huán)?！〔缓碗扔泻υ?，利于回收和利用，而且不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節能燈中的電子鎮流器會(huì )產(chǎn)生電磁干擾）
★保護視力 直流驅動(dòng)，無(wú)頻閃（普通燈都是交流驅動(dòng)，就必然產(chǎn)生頻閃）
★光效率高,發(fā)熱小:90%的電能轉化為可見(jiàn)光（普通白熾燈80%的電能轉化為熱能，僅有20%電能轉化為光能）
★安全系數高 所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，可用于礦場(chǎng)等危險場(chǎng)所
★市場(chǎng)潛力大 低壓、直流供電，電池、太陽(yáng)能供電即可，可用于邊遠山區及野外照明等缺電、少電場(chǎng)所。
三、權威預測
半導體照明將在未來(lái)5-10年內取代現有傳統光源。
"未來(lái)白光LED將更加便宜，市場(chǎng)總體容量將快速增長(cháng)。"許志鵬樂(lè )觀(guān)地指出，據美國能源部預測，2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被LED替代，可能形成一個(gè)500億美元的大產(chǎn)業(yè)。而日本提出，LED將在今年大規模替代傳統白熾燈。日、美、歐、韓等國均已正式啟動(dòng)LED照明戰略計劃。
美國能源部預測，到2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈將被嵌在芯片上的發(fā)光體---半導體燈替代。日本計劃到2008年用這種半導體燈替代50%的傳統照明燈具?？茖W(xué)家測量發(fā)現，在同樣亮度下，LED的電能消耗僅為白熾燈的1／10，壽命則是白熾燈的100倍。由于ＬＥＤ具有節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)，專(zhuān)家們稱(chēng)其為人類(lèi)照明史上繼白熾燈和熒光燈之后的又一次飛躍。根據美國能源部（DOE）的預計，傳統照明器件的徹底更新?lián)Q代將在2010年開(kāi)始啟動(dòng)，然而許多LED供應商都希望將這個(gè)啟動(dòng)時(shí)間再提前一到兩年。
四、繼澳大利亞 歐盟欲讓白熾燈兩年內"下課" 2007-3-16
2007年3月9日，在英國倫敦街頭，成串的彩燈閃爍。剛剛結束的歐盟首腦會(huì )議通過(guò)了一系列旨在提高能效的措施。9日結束的歐盟春季首腦會(huì )議已經(jīng)達成協(xié)議，兩年內歐洲各國將逐步用節能熒光燈取代能耗高的老式白熾燈泡，以減少溫室氣體排放。在這之前，澳大利亞已率先通過(guò)停止使用白熾光燈泡法令。
五、LED照明產(chǎn)值將超千億美元 同方正發(fā)力
同方股份副總裁兼董秘孫岷近日向記者透露，公司的高亮度LED照明項目已基本實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)有20條生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)，其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)達到世界先進(jìn)水平，規劃2008年年底生產(chǎn)線(xiàn)將達到50條，形成綠色照明的規?；?。預計我國2008年應用市場(chǎng)規模將達540億元，到2010年，中國半導體照明及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過(guò)1000億美元的規模，其中高亮度芯片國內增長(cháng)率將高達100％。
六、首爾半導體期望能取得全球照明市場(chǎng)之中1,000億美元的份額。
韓國首爾半導體公司現正計劃用LED取代傳統的照明燈，目前 Acriche60流明/瓦特的亮度在2007年第四季提升五成至80流明/瓦特, 而每一模組為250流明; 在2008年第四季達至120流明/瓦特,而每一模組為400流明, 期望能取得全球照明市場(chǎng)之中1,000億美元的份額。
七、澳大利亞與新西蘭將率先停止使用白熾光燈泡
澳大利亞政府最近宣布，為了減少溫室氣體的排放量，澳大利亞將禁止除醫療用以外的白熾燈的使用。據此，到2012年時(shí)澳大利亞將減少400萬(wàn)噸溫室氣體的排放。
而據2007年2月21日《The Dominion Post》報道，新西蘭能源部長(cháng)DavidParker建議參照澳大利亞的做法，新西蘭也應在未來(lái)兩到三年內禁止使用普通白熾光燈泡，用節能環(huán)保的熒光燈泡（Florescent EcoBulb）取代。澳大利亞環(huán)境部長(cháng)MalcolmTurnbull說(shuō)，澳大利亞2010年將推行新的民用照明標準，通過(guò)新標準的實(shí)施，2012年可減少溫室氣體排放400萬(wàn)噸。
據悉，這種新型熒光燈泡主要從中國進(jìn)口。
八、為什么首選樓道燈來(lái)應用LED
1， 目前比較而言，LED的售價(jià)還較高，樓道燈是共用設施，共同承擔大家就能接受。
2，樓道燈現在普遍是使用白熾燈，若換用LED燈，節電的效果就特別明顯。
3，樓道燈在白天是熄滅的。晚上就頻繁的啟動(dòng)或關(guān)斷。不要說(shuō)是節能燈，就是白熾燈都會(huì )很快的玩完。但是LED燈卻是不怕，因為它的發(fā)光機理與白熾燈和節能燈都不同，就恰恰非常的適應在高速的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，絕對不會(huì )因為是這個(gè)原因而損壞。
4，LED燈的壽命很長(cháng)，就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的尷尬狀況。
5， 樓道燈是物業(yè)交電費,投入是一次性的,節約80%的電費是長(cháng)期的,物業(yè)部門(mén)最合算。
九、LED燈能直接替換現在的樓道燈嗎？
不能。由于現在大家使用的樓道燈是白熾燈，根本就無(wú)法用LED燈或節能燈去替換，所以如果要換用LED燈就必須也要同時(shí)換用聲光控開(kāi)關(guān)?，F在有專(zhuān)用的一體化的LED聲光控樓道燈，直接就使用220V的市電，非常方便使用。我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V，其好處和原因我們會(huì )另文介紹。隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展和成本的降低，LED燈取代節能燈也就成為必然的了。
十、LED驅動(dòng)電源的分類(lèi)及特性
1、按驅動(dòng)方式可分為兩大類(lèi)：
（1）恒流式:
a、恒流驅動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著(zhù)負載阻值的大小不同在一定范圍內變化，負載阻值小，輸出電壓就低，負載阻值越大，輸出電壓也就越高；
b、 恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開(kāi)路。
c、 恒流驅動(dòng)電路驅動(dòng)LED是較為理想的，但相對而言?xún)r(jià)格較高。
d、應注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數量；
（2）穩壓式：
a、當穩壓電路中的各項參數確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著(zhù)負載的增減而變化；
b、 穩壓電路不怕負載開(kāi)路，但嚴禁負載完全短路。
c、以穩壓驅動(dòng)電路驅動(dòng)LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；
d、 亮度會(huì )受整流而來(lái)的電壓變化影響。2、按電路結構方式分類(lèi)
（1）電阻、電容降壓方式：通過(guò)電容降壓，在閃動(dòng)使用時(shí)，由于充放電的作用，通過(guò)LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，電源效率低、可靠性低。
（2）電阻降壓方式：通過(guò)電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統的可靠也較低。
（3）常規變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。
（4）電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180～240V，波紋干擾大。
（5）RCC降壓方式開(kāi)關(guān)電源：穩壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%～80%，應用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續，開(kāi)關(guān)頻率不容易控制，負載電壓波紋系數也比較大，異常負載適應性差。
（6）PWM控制方式開(kāi)關(guān)電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩壓控制部分、開(kāi)關(guān)能量轉換部分。PWM開(kāi)關(guān)穩壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內部參數及外接負載變化的情況下，控制電路通過(guò)被控制信號與基準信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調節主電路開(kāi)關(guān)器件導通的脈沖寬度，使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓或電流穩定（即相應穩壓電源或恒流電源）。電源效率極高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩定。一般這種電路都有完善的保護措施，屬高可靠性電源。
從以上介紹可以看出PWM控制方式設計的LED電源是比較理想的LED電源。目前珠海市南宇星電子公司生產(chǎn)的"金興"牌LED開(kāi)關(guān)電源就是PWM控制技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源，該類(lèi)LED電源經(jīng)用戶(hù)使用反映效果很好。
一、剛剛開(kāi)始起步成本高
照明成本不僅涉及燈具的初始成本，還涉及燈具所消耗的能源成本，燈具無(wú)法正常工作時(shí)更換燈具所需的勞動(dòng)成本，以及所需燈具更換的平均頻率。從這一概念出發(fā)就很容易理解，為什么LED光源是白熾燈光源價(jià)格的50倍左右時(shí)，LED交通信號燈的市場(chǎng)就開(kāi)始啟動(dòng)，而當達到28倍時(shí)，就已形成新興產(chǎn)業(yè)。目前半導體照明主要以光色照明和特殊照明為主，以后將向普通照明擴展。具體來(lái)講，近幾年內，半導體照明市場(chǎng)將廣泛應用在各種信號燈、景觀(guān)照明、櫥窗照明、建筑照明、廣場(chǎng)和街道的美化、家庭裝飾照明、公共娛樂(lè )場(chǎng)所美化和舞臺效果照明等領(lǐng)域。事實(shí)上，我們身邊已經(jīng)隨處可見(jiàn)它的身影：電腦顯示燈、手機按鍵和屏幕的背光源、汽車(chē)尾燈、建筑物燈光、交通信號燈……等等。二、不一致性帶來(lái)的問(wèn)題：
理論上LED都一樣，都是能發(fā)光的二極管，而實(shí)際上所有LED的電性能都是有差異的，眾多的廠(chǎng)家都在搶生產(chǎn)進(jìn)度、抓數量；每個(gè)廠(chǎng)家的生產(chǎn)工藝是不一致的，甚至相差很大，就是同一廠(chǎng)家的不同時(shí)間的工藝都是有差異的；生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導體材料的純度要求非常高，不同廠(chǎng)家使用的半導體原材料的純度是有差異的，這就使LED的發(fā)光強度與驅動(dòng)電流是不完全相同的，或者相差很大，而且耐過(guò)電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了；由于封裝工藝和封裝材料的不同，使得整體的散熱能力是不一樣的，所有的廠(chǎng)家都在研究和開(kāi)發(fā)新材料，以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問(wèn)題。由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內仍存在個(gè)體之間的很大的差異，如果每個(gè)燈只用一個(gè)LED，那是很好控制的，而且是真正的長(cháng)壽命，例如電視機、DVD上的電源指示燈就是如此；而當我們用LED制作照明燈具時(shí)，就不是用單個(gè)的LED，而是用多個(gè)，或上百上千個(gè)LED排成陣列接入電路，再者，需要的亮度就不是指示燈所能做到的，而電流大了、小了亮度都要減弱，且會(huì )使壽命大打折扣，甚而致于未出廠(chǎng)就壞掉了；因LED的差異性總是存在的，在多個(gè)LED組成的連路中，當有幾個(gè)壞掉時(shí)(通常是短路)，會(huì )使電流增大而損壞其他的LED。這就是不一致性帶的結果，也是制約其發(fā)展的因素之一。
三、驅動(dòng)電路復雜成本高、故障率高
a.在電壓匹配方面，LED不象普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2--3.伏的低電壓驅動(dòng)，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。b.在電流供應方面，LED的正常工作電流在15mA-18mA，供電電流小于15mA時(shí)LED的發(fā)光強度不夠，而大于20mA時(shí)，發(fā)光了強度也會(huì )減弱，同時(shí)發(fā)熱大增，老化加快、壽命縮短，當超過(guò)40mA時(shí)會(huì )很快損壞。為了延長(cháng)LED照明燈的使用壽命，簡(jiǎn)易電源是不能使用的，而常用集成電路電源、電子變壓器、分離元件電源等，但都要設計恒流源電路和恒壓源電路供電的方式，大電流驅動(dòng)時(shí)，要配大功率管或可控硅器件，另加保護電路，這樣就使LED的電源供應器電路很復雜，故障率增加。元件成本、生產(chǎn)成本、服務(wù)成本都將升高。而目前LED本身的成本就高，加上電源的成本，這就大大地限制了市場(chǎng)的競爭力與購買(mǎi)群體，LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣，這也是制約其發(fā)展與普及的又一關(guān)鍵問(wèn)題。四、解決問(wèn)題的方法與可行性分析：
解決問(wèn)題的方法可用自復位過(guò)流保護器WHPTC元件
如果用WHPTC過(guò)流保護器作保護，將是另外一種結果，從原理可知，當電路的電流超過(guò)規定值時(shí)會(huì )訊速的自動(dòng)保護，在排除故障后又自動(dòng)復位，無(wú)需人工更換。對LED而言，電壓的變化不是LED損壞的直接原因，而電流的增大才是LED的真正殺手。顯而易見(jiàn)，利用WHPTC的這個(gè)特性，在LED的電路保護上具有絕對的優(yōu)勢，讓簡(jiǎn)易電源供電變?yōu)楝F實(shí)。實(shí)踐證明，在LED電路出現故障以前就有效保護了。在簡(jiǎn)易電源上，這個(gè)優(yōu)勢特別突出。對如下3圖分析可見(jiàn)，因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路，LED的質(zhì)量也提高了。器件成本、生產(chǎn)成本、故障率、服務(wù)成本等，都大大降低。也大大增加了產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。所以誰(shuí)先使用WHPTC，誰(shuí)先占領(lǐng)市場(chǎng)。使用WHPTC前后的拓撲結構比較圖
淺談LED產(chǎn)品老化我們在應用LED時(shí)經(jīng)常會(huì )出現這樣種問(wèn)題，LED焊在產(chǎn)品上剛開(kāi)始的時(shí)候是正常工作的，但點(diǎn)亮一段時(shí)間以后就會(huì )出現暗光、閃動(dòng)、故障、間斷亮等現象，給產(chǎn)品帶來(lái)嚴重的損害。引起這種現象的原因大致有：
1．應用產(chǎn)品時(shí)，焊接制程有問(wèn)題，例如焊接溫度過(guò)高焊接時(shí)間過(guò)長(cháng)，沒(méi)有做好防靜電工作等，這些問(wèn)題95％以上是封裝過(guò)程造成。
2．LED本身質(zhì)量或生產(chǎn)制程造成。 預防方法有：
1.做好焊接制程的控制。
2.對產(chǎn)品進(jìn)行老化測試。
老化是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，是產(chǎn)品生產(chǎn)的最后必不可少的一步。LED產(chǎn)品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能穩定。LED老化測試在產(chǎn)品質(zhì)量控制是一個(gè)非常重要的環(huán)節，但在很多時(shí)候往往被忽視，無(wú)法進(jìn)行正確有效的老化。LED老化測試是根據產(chǎn)品的故障率曲線(xiàn)即浴盆曲線(xiàn)的特征而采取的對策，以此來(lái)提高產(chǎn)品的可靠性，但這種方法并不是必需的，畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產(chǎn)品的壽命為代價(jià)的。
LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時(shí)間都恒定不變的。有頻率的問(wèn)題，就不是恒流了。那是交流或脈動(dòng)電流。交流或脈動(dòng)電流源可以設計成有效值恒定不變，但這種電源無(wú)法稱(chēng)做「恒流源」。恒流老化是最符合LED電流工作特征親羈蒲У腖ED老化方式；過(guò)電流沖擊老化也是廠(chǎng)家最新采用的一種老化手段，通過(guò)使用頻率可調，電流可調的恒流源進(jìn)行此類(lèi)老化，以期在短時(shí)間內判斷LED的質(zhì)量預期壽命，并且可挑出很多常規老化無(wú)法挑出的隱患LED。 有效防止高溫失靈-PTC熱敏電阻用作LED限流器近年來(lái)，發(fā)光二極管(簡(jiǎn)稱(chēng)LED)的發(fā)展已取得巨大進(jìn)步：已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。不久之后，LED照明的成本將降至與傳統冷陰極熒光燈(簡(jiǎn)稱(chēng)CCFL)類(lèi)似的水平。這使得人們對LED的下述應用興趣日濃：汽車(chē)照明燈、建筑物內外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。大功率LED技術(shù)的發(fā)展提高了設計階段對散熱的要求。就像所有其它半導體一樣，LED不能過(guò)熱，以免加速輸出的減弱，或者導致最壞狀況：完全失效。與白熾燈相比，雖然大功率LED具有更高效率，但是輸入功率中相當大的一部分仍變成熱能而非光能。因而，可靠的運作就需要良好的散熱，并要求在設計階段就考慮高溫環(huán)境。設計LED驅動(dòng)電路尺寸時(shí)，也必須考慮溫度因素：必須選擇其正向電流，以確保即使環(huán)境溫度達到最高值，LED芯片也不會(huì )過(guò)熱。隨著(zhù)溫度的升高，就需要通過(guò)降低最高容許電流，即降低額定值，來(lái)實(shí)現降溫。LED制造商把降額曲線(xiàn)納入其產(chǎn)品規格中。有關(guān)此類(lèi)曲線(xiàn)，參見(jiàn)圖1。
圖1 LED降頻曲線(xiàn)
利用無(wú)溫度依賴(lài)性的電源運行LED存在弊端：在高溫區域內，LED則超出規格范圍運行。此外，當處于低溫區域時(shí)，照明源就由明顯低于最大容許電流(參見(jiàn)圖1紅色曲線(xiàn))的電流供電。如圖1的綠色曲線(xiàn)所示，通過(guò)LED驅動(dòng)電路中的正溫度系數熱敏電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)PTC熱敏電阻)來(lái)控制LED電流是一個(gè)重大改進(jìn)。這至少可以帶來(lái)下列好處：
*在室溫下增加正向電流，從而增加光輸出
*因為可以減少LED使用量，所以可以使用價(jià)格較低的驅動(dòng)集成電路(簡(jiǎn)稱(chēng)IC)乃至一個(gè)不帶溫度管理的驅動(dòng)電路來(lái)節約成本
*實(shí)現無(wú)需IC控制的驅動(dòng)電路設計，此電路亦可使LED電流隨溫度改變
*能夠使用較便宜減額值較高安全裕量較小的LED
*過(guò)熱保護功能提高了可靠性
*帶散熱片的熱機械設計更為簡(jiǎn)單
大多數LED用驅動(dòng)電路形式具有一個(gè)共同點(diǎn)：即流經(jīng)LED的正向電流是通過(guò)固定電阻進(jìn)行設置(參見(jiàn)圖2)。一般說(shuō)來(lái)，流經(jīng)LEDILED的電流取決于Rout，即ILED ~ 1/Rout。由于Rout不隨溫度而變，因此LED電流也不受溫度影響。
將固定電阻換成隨溫度變化的電路，即可實(shí)現對LED電流的溫度管理。下列圖表闡明了如何使用PTC熱敏電阻來(lái)改善標準電路。
示例1：有反饋回路的恒流源
圖2中電路1為常用的驅動(dòng)電路。其恒流源包括一條反饋回路。當調節電阻兩端的反饋電壓達到因IC而異的VFB時(shí)，LED電流就不變了。LED電流因而被穩定在ILED=VFB/Rout。
圖2 LED的傳統驅動(dòng)方式
圖3所示為上一電路改良型：此電路借由PTC熱敏電阻，生成隨溫度變化的LED電流。通過(guò)正確選擇PTC熱敏電阻、Rseries以及Rparallel，此電路與專(zhuān)用驅動(dòng)IC和LED組合相匹配。其中，LED電流可經(jīng)由下列方程式計算得出：
圖3所示電路闡明了LED電流(參見(jiàn)圖3)的溫度依賴(lài)性。與針對最高運行溫度為60度的恒流源相比較，使用PTC熱敏電阻后LED電流可在0度和40度之間提升達40%，并且LED亮度也能提高同等百分比。
圖3 采用PTC熱敏電阻的溫度監測和電流降頻
示例2：調節電阻與LED無(wú)串聯(lián)的恒流源
圖2所示電路2為另一常見(jiàn)的恒流源電路：電流通過(guò)連接驅動(dòng)IC的電阻得以確定。然而在這種情況下，調節電阻并未與LED串聯(lián)。Rset和ILED之間的比率由IC規格明確。因此，運用20KΩ的串聯(lián)電阻和TLE4241G型驅動(dòng)IC，最終產(chǎn)生的LED電流為30mA。圖4所示為標準電路改良型，其中也含有一個(gè)PTC熱敏電阻，盡管此處采用WHPTC熱敏電阻。在感測溫度，元件電阻可達4.7KΩ，且容許誤差值為±5℃(標準系列)或±3℃(容許誤差值精確系列)。
圖4所示為隨外界溫度而變化的LED電流。固定電阻Rseries容許誤差范圍小，在低溫時(shí)支配總電阻。只有在低于PTC熱敏電阻的感測溫度大約15K時(shí)，由于PTC熱敏電阻的阻值開(kāi)始增加，電流才會(huì )開(kāi)始下降。在感測溫度(總電阻=Rseries+RPTC=19.5KΩ+4.7KΩ=24.2KΩ)時(shí)的電流大約為23mA。PTC電阻在溫度更高時(shí)急劇上升，迅速引發(fā)斷路，從而避免因溫度過(guò)高出現故障。
圖4 無(wú)分流測量之溫度記錄
示例3：無(wú)IC簡(jiǎn)單驅動(dòng)電路
如圖2所示電路3，LED也可在無(wú)驅動(dòng)IC的情況下工作。圖示電路是通過(guò)車(chē)用電池驅動(dòng)單一200mA LED。穩壓器生成5V的穩定電源電壓Vstab，以避免電源電壓出現波動(dòng)。LED在Vstab處運作，電流則通過(guò)與LED串聯(lián)的電阻元件Rout決定。在這類(lèi)電路中，通過(guò)下一則等式可算出獨立于溫度的正向電流，在此等式中，VDiode是一個(gè)LED的正向電壓：
另一做法是將WHPTC的徑向引線(xiàn)式PTC熱敏電阻以及兩個(gè)固定電阻相組合后，替代上述固定電阻，如圖所示。
由于LED電流的絕大部分流經(jīng)PTC熱敏電阻本身，因此需要選擇一個(gè)較大的徑向引線(xiàn)式元件。PTC將因為流經(jīng)電阻本身的電流而導致發(fā)熱，因此會(huì )一直減少電流，無(wú)論環(huán)境溫度為何(如圖5所示)。并聯(lián)兩個(gè)或更多片式PTC熱敏電阻會(huì )將電流分流，但此方案仍存在局限性。
圖5 無(wú)需IC的溫度補償驅動(dòng)電路
電流值主要是通過(guò)適當選擇兩個(gè)固定電阻來(lái)設置的。這兩個(gè)電阻也在改進(jìn)電路方面也起到重要作用，因為它們將產(chǎn)生的LED正向電流的允差保持在較低水平。這在正常工作溫度范圍內尤其重要，因為此時(shí)PTC熱敏電阻本身的阻值允差仍較高。第二個(gè)并聯(lián)固定電阻也能確保PTC不會(huì )在極端高溫情況下徹底關(guān)閉LED，因此，電流不會(huì )降至低于下列等式計算的所得值：
這項性能在例如汽車(chē)電子這樣的應用中極其重要，因為安全要求不允許照明燈徹底關(guān)閉。
背景資料：LED的溫度依賴(lài)性
像所有半導體一樣，LED的最高容許結點(diǎn)溫度不能超過(guò)，以免導致過(guò)早老化或者完全失效。如果結點(diǎn)溫度要保持在臨界值以下，那么外界溫度升高時(shí)，最高容許正向電流則必須下降。不過(guò)，如果運用散熱器，在特定的外界溫度時(shí)正向電流可以增加。LED的光輸出隨著(zhù)芯片結點(diǎn)溫度的升高而下降。上述情況主要發(fā)生在紅色和黃色LED，白色LED則與溫度關(guān)系較小。光照效率和正向電流保持同步增長(cháng)，不過(guò)，安裝在結層和環(huán)境之間的LED所具備的高熱阻率可以降低乃至逆轉這種作用，這是因為隨著(zhù)結點(diǎn)溫度的上升，發(fā)射光會(huì )降低。
此外，當結點(diǎn)溫度上升且LED正向電壓與溫度保持同步增長(cháng)時(shí)，發(fā)射光的主波長(cháng)會(huì )以+0.1 nm / K的典型速率增長(cháng)。各種白光LED驅動(dòng)電路特性評比1996年，日亞化學(xué)的中村氏發(fā)現藍光LED之后，白光LED就被視為照明光源最具發(fā)展潛力的組件，因此，有關(guān)白光LED性能的改善與商品化應用，立即成為各國研究的焦點(diǎn)。目前,白光LED已經(jīng)分別應用于公共場(chǎng)所的步道燈、汽車(chē)照明、交通號志、可攜式電子產(chǎn)品、液晶顯示器等領(lǐng)域。由于白光LED還具備豐富的三原色色溫與高發(fā)光效率的特性，一般認為非常適用于液晶顯示器的背光照明光源，因此，各廠(chǎng)商陸續推出白光LED專(zhuān)用驅動(dòng)電路與相關(guān)組件。鑒于此，本文就LED專(zhuān)用驅動(dòng)電路的特性與今后的發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。 1 定電流驅動(dòng)的理由
1.1 白光LED的光度以順向電流規范
白光LED的順向電壓通常被規范成20mA時(shí)，最小為3.0V，最大為4.0V，也就是若單純施加一定的順向電壓時(shí)，順向電流會(huì )作大范圍的變化。
圖1是從A、B兩家LED企業(yè)的產(chǎn)品中隨機取三種白光LED樣品進(jìn)行順向電壓與順向電流特性檢測的結果。根據檢測結果顯示，若利用3.4V順向電壓驅動(dòng)上述六種白光LED時(shí)，順向電流會(huì )在10~44mA范圍內大幅變動(dòng)。表1為白光LED的電氣與光學(xué)特性。
由于白光LED的光度與色度是以定電流方式量測的，所以，為獲得預期的亮度與色度，通常是用定電流驅動(dòng)。
表2為光學(xué)坐標的等級（rank）（IF=25mA，Ta=250C）。
1.2 避免順向電流超越容許電流值
為確保白光LED的可靠性，基本上就是需要設法避免順向電流超過(guò)白光LED的絕對最大設計值（定格值）。
圖2中，白光LED的定格最大順向電流為30mA，隨著(zhù)周?chē)鷾囟鹊纳仙?，容許順向電流則持續衰減，如果周?chē)鷾囟葹?0℃，通常順向電流就不能超過(guò)20mA。此外，利用定電壓的驅動(dòng)方式不易控制流入LED的電流值，因此就無(wú)法維持LED的可靠性。
2 白光LED的驅動(dòng)方法
圖3是驅動(dòng)白光LED常用的四種電源電路；圖4是上述六種隨機取樣白光LED穩定后的ReguLation精度特性。
圖4的測試結果顯示，ReguLator的負載特性出現在白光LED的VF角落上，即圖中的交叉點(diǎn)就是各白光LED的穩定動(dòng)作點(diǎn)。
2.1 使用電壓ReguLator的驅動(dòng)方式
圖3（a）的電路分別使用可以控制LED電流的電壓ReguLator與BaLLast電阻，這種電路的優(yōu)點(diǎn)是電壓ReguLator種類(lèi)豐富，設計者可以選擇的自由度較大，而且與電壓ReguLator、LED的接點(diǎn)只有一點(diǎn)；缺點(diǎn)是BaLLast造成的電力損失會(huì )導致效率惡化。此外，LED的順向電流也無(wú)法獲得精密控制。
圖4（a）中可以看出，隨機取樣六個(gè)白光LED的順向電流，從14.2mA到18.4mA分布范圍非常廣，因此，A廠(chǎng)商LED的（平均值）順向電流高達2.0mA。相比之下，圖4（b）電路使用的ReguLator雖然有小型、低成本的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是可能會(huì )無(wú)法滿(mǎn)足性能與可靠性的要求，也就是說(shuō)本電路的實(shí)用性相對較弱。
2.2 使用定電流輸出的電壓ReguLator驅動(dòng)方式
圖3（b）的電路雖然可以使流入LED的所有電流穩定化，不過(guò)為了匹配（Matching）各LED的電氣特性，電路中特別設置了一組BaLLast電阻。
圖3（b）中的MAX1910屬于定電流輸出型的電壓ReguLator，雖然本電路使用同廠(chǎng)商、同批號（Lot）的白光LED，獲得了極佳的匹配性，不過(guò)，在使用不同廠(chǎng)商與批號的LED時(shí)，就會(huì )出現很大的特性差異分布。本電流Regu-Lator使用類(lèi)似圖3（a）的方式控制驅動(dòng)電流，不過(guò)它卻可以使BaLLast電阻的消費電力降低一半左右。
圖4（b）的測試結果顯示，流入六個(gè)隨機取樣白光LED的電流，從15.4mA到19.6mA，變化范圍非常大。因此，A廠(chǎng)商與B廠(chǎng)商兩者的LED是以平均17.5mA的電流驅動(dòng)。此電路的缺點(diǎn)是BaLLast電阻造成的電力損失有殘留之虞，而且又無(wú)法獲得LED電流的匹配性；不過(guò)整體而言，本電路兼具動(dòng)作特性與簡(jiǎn)潔性，所以具有相當程度的使用價(jià)值。
2.3 使用輸出型的MuLti PuLL電流Regu-Lator的驅動(dòng)方式
圖3（c）的電路可以使流入LED的電流各自穩定化，因此不需要使用BaLLast電阻，電流的精度與匹配性ReguLator則由各自的電流ReguLator支配。
圖3（c）中的MAX1570 IC可以使上述電流ReguLation達成2％標準的電流精度，與0.3％標準的電流匹配性等目標。
由MAX1570 IC構成的電流ReguLator為低Drop Out Type，因此它的動(dòng)作效率非常高。圖4（c）的測試結果顯示，使用圖3（c）的驅動(dòng)電路時(shí)，流入六個(gè)隨機取樣白光LED穩定化的電流為17.5mA。
雖然ReguLator與LED之間需要四個(gè)連接端子，不過(guò)此電路不需要BaLLast電阻，所以可以有效抑制封裝面積，因此非常適合應用在封裝空間極為狹窄的小型液晶面板等領(lǐng)域。
2.4 使用升壓型電流ReguLator驅動(dòng)的方式
圖3（d）的電路是利用可以使電流穩定化的電感（Inductor），構成所謂的高效率Step Up Converter。本電路的最大特點(diǎn)是 Feed Back ThreshoLd電壓，可以減少電流檢測用電阻的電力損失。此外，LED采用串聯(lián)方式連接，所以流入白光LED的電流即使是在各種要求下，都能夠與LED完全取得匹配。有關(guān)電流的精度基本上取決于Regu-Lator的Feed Back ThreshoLd精度，因此不會(huì )受到LED順向電壓的影響。
由MAX1848與MAX1561 IC構成的電流ReguLator的效率（PLED/PIN）分別是：三個(gè)LED＋MAX1848，87％；六個(gè)LED＋MAX-1561， 84％。
Step Up Converter的另一優(yōu)點(diǎn)是Regu-Lator與LED之間需要兩個(gè)連接端子，而且LED的使用數量不會(huì )受到StepUp Converter種類(lèi)的影響，這意味著(zhù)設計者會(huì )擁有更大的選擇空間。因此，Step Up Converter廣泛應用在各種尺寸的液晶面板；電路的缺點(diǎn)是電感外形高度、組件成本偏高，有EMI輻射干擾。
3 結束語(yǔ)
以上介紹了白光LED常用的驅動(dòng)電路，并通過(guò)實(shí)驗方式深入探討了各電路實(shí)際運行時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)和特性。由于LED結構的限制，因此會(huì )有波長(cháng)與驅動(dòng)電流精度不易控制等困擾，隨著(zhù)白光LED背光模塊應用需求的不斷增加，如何改善上述波長(cháng)與電流精度問(wèn)題，同時(shí)降低驅動(dòng)電路的制作成本，成為必須克服的問(wèn)題。
來(lái)源：
http://www.led1993.com
