各種白光LED專用驅動電路的特性對比分析

2020-11-24 電子發燒友

各種白光LED專用驅動電路的特性對比分析

國際led網 發表於 2019-10-16 17:29:54

1996年日亞化學的中村氏發表藍光LED之後，白光LED就被視為次世代照明光源最具發展潛力的組件，因此有關白光LED的性能改善與商品化應用，立即成為各國研究的焦點。目前白光LED已經分別應用在公共場所步道燈、汽車照明、交通號誌、可攜式電子產品、液晶顯示器等領域。由於白光LED還具備豐富的三原色色溫與高發光效率，一般認為非常適用於液晶顯示器的背光照明光源，因此各廠商陸續推出白光LED專用驅動電路與相關組件，有鑑於此本文接著要探討各種白光LED專用驅動電路的特性，與今後的發展動向。定電流驅動的理由 白光LED使用電流驅動的理由主要兩項，分別是：1.白光LED的光度是以順向電流規範 白光LED的順向電壓通常被規範成「20mA時，最小為3.0V，最大為4.0V」，換言之若單純施加一定的順向電壓時，順向電流會作大範圍的變化。圖1是從A、B兩家LED廠商的產品中隨機取樣三種白光LED，進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順向電壓驅動上述六種白光LED時，順向電壓會在10mA～44mA範圍內大幅變動。由於白光LED的光度與色度是以定電流方式量測，為獲得預期的亮度與色度，所以通常是用定電流驅動。

圖1 六種隨機取樣白光LED的順向電壓與順向電流特性項目

註：1.光度的量測誤差±10% 2.日亞NSCW455白光LED的電氣特性是以Iv=20mA 條件測試時可以預估光度與色度，因此建議以定電流方式驅動。（a）白光LED的電氣與光學特性（Ta=250C ）

2.避免順向電流超越容許電流值有關白光LED的可靠性，基本上就是需設法避免順向電流超過白光LED的絕對最大設計值（定格值）。如圖2所示白光LED的定格最大順向電流為30mA，隨著周圍溫度的上升，容許順向電流則持續衰減，如果周圍溫度為500C的話，通常順向電流就不能超過20mA。此外利用定電壓的驅動方式不易控制流入LED的電流值，因此無法維持LED的可靠性。

圖2 白光LED的絕對最大順向電流設計值與周圍溫度互動關係 白光LED的驅動方法圖3是驅動白光LED常用的四種電源電路；圖4是上述六種隨機（random）取樣白光LED，穩定化後的Regulation精度特性。根據圖4的測試結果顯示，Regulator的負載特性出現在白光LED的VF角落（curve）上，也就是說圖中的交叉點就是各白光LED的穩定動作點。a.使用電壓Regulator的驅動方式圖3（a）的電路分別使用可以控制LED電流的電壓Regulator與Ballast電阻，這種電路的優點是電壓Regulator種類非常豐富，設計者可以選擇的自由度較多，而且與電壓Regulator、LED的接點只有一點；反面缺點是Ballast造成的電力損失會導致效率惡化，此外LED的順向電流也無法獲得精密控制。如圖4（a）所示隨機取樣六個白光LED的順向電流，從14.2mA到18.4mA分布範圍非常寬廣，因此A廠商的LED的（平均值）順向電流高達2.0mA比廠商A更高，藉此方式試圖使LED作高亮度發光；相較之下圖4（b）電路使用的Regulator，雖然具有小型、低成本等優點，反面缺點是可能會有無法滿足性能與可靠性之虞，也就是說本電路的實用性相對的比較容易遭受質疑。
來源；國際led網

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