淺談LED驅動設計思想

led在可攜式產品中背光源的地位已經不可動搖，即便是在大尺寸LCD的背光源當中，LED也開始挑戰(zhàn)CCFL(冷陰極螢光燈)的主流地位；而在照明領域，LED作為半導體照明最關鍵的部件，更是因為頂著節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護等諸多光環(huán)而受到市場的追捧。驅動電路是LED(發(fā)光二極體)產品的重要組成部分，無論在照明、背光源還是顯示板領域，驅動電路技術架構的選擇都應與具體的應用相匹配。

LED的發(fā)光原理是在它兩端加上正向電壓，使半導體中的少數載流子和多數載流子發(fā)生復合，放出過剩能量，從而引起光子的發(fā)射。LED驅動電路的主要功能是將交流電壓轉換為恆流電源，同時按照LED器件的要求完成與LED的電壓和電流的匹配。LED驅動電路除了要滿足安全要求外，另外的基本功能應有兩個方面：

一是儘可能保持恆流特性，尤其在電源電壓發(fā)生±15％的變動時，仍應能保持輸出電流在±10％的范圍內變動。用LED作為顯示器或其他照明設備或背光源時，需要對其進行恆流驅動，主要原因是：
1. 避免驅動電流超出最大額定值，影響其可靠性。
2. 獲得預期的亮度要求，并保證各個LED亮度、色度的一致性。

二是驅動電路應保持較低的自身功耗，這樣才能使LED的系統(tǒng)效率保持在較高水準。
PWM (脈寬調制)技術是一種傳統(tǒng)的調光方式，它利用簡單的數位脈沖，反覆開關LED驅動器，系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數位式脈沖，即可簡單地實現改變輸出電流，從而調節(jié)LED的亮度。該技術的優(yōu)點在于能夠提供高品質的白光，以及應用簡單，效率高，但一個致命的缺點是容易產生電磁干擾，有時甚至會產生人耳能聽見的雜訊。

升壓是LED驅動電路的重要任務，而電感升壓和電荷泵升壓是兩種不同的拓撲模式?！赣捎贚ED是由電流驅動的，而電感在進行電流轉換時效率最高，因此電感升壓方式最大的優(yōu)點就是效率高，如果設計得當可以超過90%；不過它的缺點也同樣明顯，就是電磁干擾很強，對手機等通信產品的系統(tǒng)要求就非常高。隨著電荷泵的出現，目前大多數手機都不再采用電感升壓方式。當然，采用電荷泵的升壓方式其效率將低于電感升壓。

無論在照明應用還是背光應用領域，提高驅動電路的轉換效率都是產品設計者必須面對的問題。提高轉換效率，不僅有利于可擕式產品延長待機時間，同時也是解決LED散熱問題的重要手段。在照明領域，由于使用大功率LED，因此提高轉換效率就顯得尤為重要。

LED在工作時需要有穩(wěn)流、穩(wěn)壓的元件，但是此類元件應具備自身承擔的分壓高，但功耗要小的特性，否則將使具有較高效率的LED 因為驅動電路的工作功耗太大而使總體系統(tǒng)的效率大為降低，有悖于節(jié)能高效的宗旨。所以應儘可能不采用電阻或串聯穩(wěn)壓電路來作為LED 驅動器的限流主電路，而應該采用電容，電感或有源開關電路等高效電路，這樣才能保證LED 系統(tǒng)的高效率。采用串聯式集成恆功率輸出電路，可以使LED 的光輸出在很寬的電源范圍內保持恆定，但一般的IC 電路會因此而使效率有所下降。采用有源開關電路可以保證在較高的轉換效率下實現電源電壓大幅度變化時恆功率輸出。

LED 在目前階段，其光效還遠未達到可以取代三基色螢光燈的程度，但是以其獨特的長處，可以在安全特地電壓（游泳池，劃水池內水下燈具，礦燈）條件下高效工作。此外，在直接采用綠色電能（太陽能，風能等），以及應急照明方面也有著其獨特的優(yōu)勢。尤其在調光方面，LED 不僅可實現0～100％的調光，并且可保證在整個調光過程保持較高光效，并且不損害LED 的壽命，而氣體放電燈則很難做到這一點。