白光led驱动电路设计

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1、白光LED驅動電路設計宇量內容標題導覽：｜LED的驅動特性｜白光LED的驅動電路｜結語｜　最近幾年行動電話、PDA等可攜式電子產品的液晶顯示器逐漸從黑白銀幕更換成彩色銀幕，由於液晶本身不會發光所以液晶顯示必需利用背光照明單元顯示銀幕的資訊。可攜式電子產品的背光照明單元基於耗電性等考量，因此白光LED正當快速取代傳統燈泡，成為背光照明單元主要發光元件。為了使白光LED點燈必需使用高順向電壓VF與順向電流IF，尤其是背光照明單元的電流控制，對可攜式電子產品的電池動作時間具有絕對性影響，因此本文將深入探討白光LED背光照明單元的動作原理與驅動電路的設

2、計技巧。　LED的驅動特性圖1是一般穿透式彩色液晶顯示器的結構，由圖可知LCD面板下方設有白光LED光照明單元，白光LED產生的光線經由導光板的反射均勻擴散射入LCD面板內，提供彩色畫面給使用者讀取。　圖1穿透式彩色液晶顯示器的結構　如圖2所示傳統背光照明單元的白光LED是並聯驅動，由於白光LED的亮度因負載電抗RL的阻抗值使得電流IF受到限制，也就是說白光LED的亮度取決於電阻的阻抗值。然而白光LED的電壓VF本身具有不同的波動範圍，因此相同的電阻會使白光LED的亮度產生分佈不均現象。　圖2傳統背光照明單元的白光LED的驅動方式　如上所述白光

3、LED的亮度若不相同時，背光照明單元的光線就會有所謂的照明不均問題，雖然使用電氣特性相同的LED可以改善亮度不均的困擾，不過實際上卻無法對LED廠商作如此要求。此外配合各LED的電氣特性，逐一調整負載電阻的阻抗值，事實上這種方式並非根本的對策。為了使流入LED的電流完全相同，所以將串聯方式改成圖3所示的串聯方式，如此一來即使LED的電壓具有不同的波動值，由於流入各LED的電流ILED相同，因此各LED產生的輝度幾乎一致。　圖3LED的串聯驅動方式　每個白光LED最少需施加3.6V以上的驅動電壓才能獲得預期的輝度，由圖3可知當複數個白光LED串聯

4、連接時，相對的必需等比例提高驅動電壓。圖4是利用switchingregulatorICNJM2360構成白光LED驅動電路，該電路是施加1.25V的電壓VREF至INVIN端子藉此方式決定RL的阻抗值，也就是說決定白光LED亮度的各LED電流ILED可由下式求得:假設各LED的電流ILED為15mA，RL約為830Ω，三個3.6V白光LED的電壓VF並聯連接時，LED整體的驅動電壓VLED為:VLED= VREF+NVF         = 1.25+3x3.6      = 12.05(V)N:並聯連接的LED數量　圖4利用switchin

5、gregulatorIC驅動白光LED的電路　白光LED點燈時需要15MA的電流IF，不過周圍很黑暗的環境時，往往不需作全開驅動，此時可控制驅動電流抑制LED的亮度，進而降低LED的耗電量，這對使用電池的可攜式電子產品而言，乃是非常重要的節約電流技術。有關驅動電流控制技術常用的方法是利用PWM信號作控制，該方法經常被應用在其它領域，例如馬達控制或是聲音信號處理等等。由於PWM信號可使switchingregulator作ON/OFF，因此它可使LED的輝度穩定化，同時還可以確保電池長時間的動作特性。由圖5可知周圍溫度一旦超過500C，白光LED

6、的容許順向電流會大幅降低，在此情況下如果施加大電流，很容易造成白光LED老化，為了減緩白光LED的老化速度，所以必需利用周圍溫度調整基準電壓VREF，藉此減少電流的供給。根據以上的說明可歸納下列結論:‧白光LED的電壓VF非常高。‧電壓VF本身具有波動值。‧衡時全開點燈會使白光LED的耗電量增加。‧電源電壓變動會影響白光LED的輝度。為了使白光LED能穩定點燈，且不受電壓VF本身波動值以及電源電壓變動的影響，所以必需使用專門的白光LED驅動器。　圖5周圍溫度與容許順向電流的關係　白光LED的驅動電路‧基本驅動電路如圖6所示一般switching

7、regulator是設法使feedback電壓VFB，與內部基準電壓VREF相等進而控制電壓，因此決定白光LED亮度的電流ccc可由下式(1)求得。如果將周圍的亮度也列入輝度控制電路時，如圖6的白光LED驅動電路就變成圖7所示的結構。圖7的電路與圖6的電路最大差異點，是圖7的電路增加設置phototransistorTr1、電阻R1與R2voltagefollower的OP增幅器(演算增幅器)IC1，此時流入Tr1輸出電壓VSENS與白光LED的電流ILED可用下式表示:換句話說利用上式驅逐白光LED的場合，必需作下列調整作業:‧為獲得周圍亮度

8、必需調整照度感測器(sensor)的輸出電壓VSENS。‧利用輸出電壓VSENS調整白光LED的亮度。　圖6switchingregulator構成的