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1、第5章与LED应用有关的技术问题5.1LED的驱动方式5.2LED的太阳能驱动5.3LED的散热技术5.4LED的二次光学设计5.5LED的防静电控制5.6合理选用LED器件5.7本章小结LED是近几年发展起来的发光器件,大家对LED如何使用还正在逐步的认识之中.LED绝不是简单地接一个直流电压就可以点亮,正确使用LED有以下几个问题必须详细地了解:首先是LED的驱动问题,简单地看LED只要接合适的直流电压即可发亮.但多个LED使用就要涉及到串联、并联的问题，这就不是简单的接上直流电的问题。LED的散热问题
2、。LED的光学设计问题。只有对LED的使用安全、防静电损伤等有详细的了解，才能正确、安全和有效地使用好LED。以下就对相关问题分别进行讨论。5.1LED的驱动方式LED的驱动方式一般使用恒定电流源和恒定电压源进行控制.5.1.1LED的恒定电流源驱动LED的亮度强弱是以电流流过LED芯片的大小来决定的.一般小功率的LED工作电流都是20mA,但要根据LED的伏安特性来确定.当输入电流为15~20mA时,对该LED的亮度影响不明显.一般情况下,在选择恒定电流驱动时,不一定要选择最大的20mA;选择17~18m
3、A的驱动,将会有效延长LED的寿命.如图5.1所示,VR供应20mA的恒定电流,流经三个串联的LED,即D1、D2、D3。因为恒定电流可能会在20mA的范围内波动。如果设置在20mA，波动时就可能会大于20mA，这对LED的工作效率和寿命都有影响。所以设置在17~18mA时，既不会对亮度产生影响，而且对提高LED的工作效率与寿命很有好处。如图5.2所示,VR供应恒定电流60mA,但通过D1、D2、D3的电流都不是恒定电流,这要根据三只LED的正向电压和伏安特性来判断具体的电流大小.如果经过挑选测试,三只LE
4、D的伏安特性一样,那么有可能保证每只LED的通过电流都是20mA.但如果伏安特性不一样,就可能在工作一段时间一,经过各LED的电流差异越来越大,最终导致LED连续损坏.所以在采用恒定电流驱动的时候,多个LED串联排列有利于使用.5.1.2LED恒定电压源驱动LED的恒定电压源驱动如图5.3所示.选用恒定电压源驱动时,VCC是一个恒定值.但是当D1、D2、D3通电工作时,刚开始mA的正向电压均会下降,每只大约下降0.2~0.3V.如果不串联一个电阻,三个LED电压将下降0.9V,这会使流过LED的电流增大超出
5、20mA.这时LED的pn结发热,温度升高,会使发光效果和使用寿命受影响.在串联一个电阻R之后,电流变大,电阻R两端的压降也会增大,可以控制电流不会增大过多,以确保不会因为电流无限增大而使LED温度升高并损坏.这个保护电阻的大小由式(5.1)决定:R=(VCC-3.0x3)/I=(VCC-9V)20mA（5.1）如图5.4所示,VCC是恒定电压源,三只LED(D1、D2、D3)分别与VCC并联.根据三只LED的伏安特性,选定R1、R2、R3，这三个电阻的阻值由式（5.2)求出:R1=(VCC-VD1)/ID
6、1(5.2)式中,VD1为D1的正向电压;ID1为D1的正向电流.如果正向电流选定为20mA,正向电压为3V,那么ID1=20mA，R1就可以求出；其他的电阻R2和R3也可根据这个公式求得。5.1.3综合控制驱动无论是恒定电流还是恒定电压,按照上述方式来设计都会比较安全.LED的亮度还可以通过调整脉冲电流的占空比和脉冲幅度来实现.但要注意使直流的脉冲频率足够高(几百kHz),这样使人眼看起来LED一直点亮、无闪烁。因为LED点亮时将调整占空比或脉冲幅度，颜色、亮度不会发生大的变化，而且对降低LED的pn结温
7、度有好处，可以改善LED的光衰并延长寿命。一般使用市电驱动时，必须把市电的交流电换为直流电，如图5.5所示,一般市场上购买的开关电源就可实现上述的要求.如果想让白光LED发出希望的亮度和颜色的光,那么必须采用恒定电流供电.首先要保证电路中的电流无论在什么情况下都要恒定,这是保证正确安全使用LED的关键.如果将LED直接接到非恒流源电路中,通常开始时正向电压会降低,正向电流会增大,这时电路应当将电流控制在LED的工作电流范围内,否则会烧坏LED.常用的几中电路如图5.6、图5.7所示.图5.6的电路电流可以在
8、5~40mA的范围内调整,并且还具有关断模式.图5.8为美国TI(德州仪器)公司提供的ICTPS61040开关驱动电路,其最大输出电压最高可达28V,并且可以通过脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)信号对LED的亮度进行控制，其电流不会超过20mA。对于普通市电电源的情况，小功率LED光源可以采用电容降压来实现恒流驱动。对于大电流情况，可以采用开关电源恒流驱动电路。使用这些电压来驱动LED
