白光LED的基础知识与驱动.doc

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1、白光LED的基础知识与驱动如果能够通过使LED正向电流相等而确保匚I光发射的均匀性，则可以并联驱动匚I光LED。为驱动LED.hV该选择町控的电流源或者带有电流控制的步进转换器。采用电荷泵或者开关升压转换器可以实现这样的与几个标淮产品的结合。很多年來,发光二极管(LED)广泛的应用于状态显示与点阵显示板。现在,不仅可以选择近期刚刚研发出來的蓝光和白光产品(普遍用于便携设备)，而且也能在己有的绿光、红光和黄光产品屮选择。例如，口光LED被认为是彩色显示器的理想背光源。但是，必须注意这些新型LED产品的固有特性，需要为其设计适当的供

2、电电源。本文描述了新、114类型LED的特性，以及对驱动电源的性能要求。标准红光、绿光和黄光LED使LEDT作的最简单的方式是，用一个电压源通过串接一个电阴与LED相连。只要工作电压(VB)保持恒定，LED就可以发出恒定强度的光(尽管随着环境温度的升高光强会减小)。通过改变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。对于5mm直径的标准LED,图1给出了其正向导通电压(VF)与正向电流(IF)的函数曲线。［1］注意LED的正向压降随着正向电流的増大而増加。假定工作于10mAIE向电流的绿光LED应该有5V的恒定工作电压，那么串接

3、电阻RV等于(5V-VF,10mA)/10mA=300.如数据表中所给出的典型工作条件下的曲线图(图2)所示，其正向导通电压为2V。Durchlassstrom/F=/(VF)ForwardCurrentIA«25°C图1.标准红光、绿光和黄光LED具有1.4V至2.6V的正向导通电压范围。当正向电流低于10mA时，正向导通电压仅仅改变几丙毫伏。图2.串联电阻和稳压源提供了简单的LED驱动方式。这类商用二极管采用GaAsP（磷神化隊）制成。易于控制，并H被绝大多数工程师所熟知，它们具有如下优点：所产生的色彩（发射波长）在正向电流

4、、丁作电压以及环境温度变化时保持相当的稳定性。标准绿光LED发射人约565nm的波长，容羞仅有25nmo（1

5、于色彩差异非常小，在同时并联驱动几个这样的LED时不会出现问题（如图3所示）。正向导通电压的正常变化会使光强产生微弱的差异，但这是次要的。通常可以忽略同一厂商、同一批次的LED之间的差异。正向电流高至大约10mA时,正向电压变化很小。红光LED的变化戢大约为200mV,其它色彩大约为400mV（如图1所示）。相比之下，对于低于10mA的正向电流，蓝光和口光LED的正向电压变化更小。可以直接使用便宜的理电池或三节NiMH电

6、池驱动。图3.该图给出了同时并联驱动几个红光、黄光或者绿光LED的结构，具有很小的色彩差异或亮度差异。因此，驱动标准LED的电流消耗非常低。如果LED的驱动电压高于其最大的正向电压，则并不需要升压转换器或者复杂昂贵的电流源。LED其金可以冇接山钾•电池或者3节NiMH电池來驱动，只要因电池放电而导致的亮度减弱可以满足该应用的要求即可。蓝光LED在很长的一段时间内都无法提供发射蓝光的LED。设计工程师仅能采用已有的色彩：红色、绿色和黄色。早期的“蓝光”器件并不是真正的蓝光LED.而是包围有蓝色散射材料的白炽灯。儿年前，使用纯净的碳

7、化硅（SiC）材料研制出了第一个嗔正的蓝光”LED,但是它们的发光效率非常低。下一代器件使用了氮化稼基料，其发光效率可以达到最初产品的数倍。当前制造蓝光LED的晶体外延材料是氮化钢傢（InGaN）.发射波长的范用为450nm至470nm,氮化钢稼LED可以产生五倍于氮化稼LED的光强。白光LED真正发射臼光的LED是不存在的。这样的器件非常难以制造,因为LED的特点是只发射一个波长。白色并不出现在色彩的光谱上：一种替代的方法是，利用不同波长合成白色光。口光LED设计中采用了…个小窍门。在发射蓝光的InGaN基料上覆盖转换材料，这

8、种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。于是得到了蓝光和黄光的混合物，在肉眼看來就是白色的（如图4所示）。[2]图4•门光LED的发射波长（实线）包括蓝光和黄光区域的峰值，但是在肉眼看來就是仃色。肉眼的相对光娥感性（熄线）如图所示。口光LED的色彩山色彩坐标定义。X和丫坐标的数值根据国际照明委员会（CIE）的15.2观范的要求计算得到。[3]口光LED的数据资料通帘会详细说明随着正向电流增加而引起的色彩坐标的变化（如图5所示）。[4]Farbortverschiebungx,y=/(7)ChromacityCoordinateShif

9、t7a=25°C图5・正向电流的变化改变了口光LED（OSRAMOptoSemiconductors的LEQ983）的色彩坐标，并因此改变『口光质戢。不幸的是,采用InGaN技术的LED并不像标准绿光、红光和黄光那样容易控制。InGaNLED的显示波长（色彩）会