用白色LED為顯示器或其他照明設備做背光源時(shí)，需要對其進(jìn)行恒流驅動(dòng)，主要原因是：
1.避免驅動(dòng)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(gè)LED亮度、色度的一致性。
本文描述了典型LED的參數范圍和恒流驅動(dòng)電路。
圖1給出了六只隨機挑選的白光LED (其中三只來(lái)自?xún)杉翼敿壆a(chǎn)商)的正向電流隨正向電壓的變化關(guān)系曲線(xiàn)，這種情況下，如果用3.4V驅動(dòng)這六只LED，相應的正向電流差別較大：10mA至44mA。 注意，對于任一給定電壓，正向電流變化范圍較大-10mA至44mA (3.4V電壓下)。
圖1
為保證可靠性，驅動(dòng)LED的電流必須低于LED額定值的要求，典型最大值一般為30mA，但是，從圖2可以看出：當環(huán)境溫度升高時(shí)所允許的額定電流會(huì )降低，通常，當溫度達到50°C時(shí)電流需限制在20mA以?xún)�。通過(guò)觀(guān)察圖1、圖2不難得出這樣的結論：只是用恒壓方式驅動(dòng)白色LED的方案可靠性較差。
圖2. 一般情況下，白光LED正向電流的最大絕對值隨環(huán)境溫度的升高而降低(Courtesy Nichia Corporation)。
另外，用恒定電流驅動(dòng)白色LED還可以獲得亮度和色度的一致性。圖3給出了幾種通用的白色LED驅動(dòng)電路。
圖3. 對于典型的白光LED，通常在IF = 20mA下測試其電特性測。因此，為了得到預知的和匹配的亮度與色度，建議采用恒流驅動(dòng)(Courtesy Nichia Corporation)。
圖4給出了四種常用的電源電路，用于驅動(dòng)LED。圖5是相應的對上述6只LED進(jìn)行調節時(shí)得到的電流調節精度。圖5中調節器的輸出負載線(xiàn)畫(huà)在LED的Vf曲線(xiàn)圖上，兩條曲線(xiàn)的交點(diǎn)是各個(gè)LED的調節點(diǎn)。
圖4. 白色LED通常有四種不同的驅動(dòng)電路：(a) 電壓源與鎮流電阻，(b) 電流源與鎮流電阻，(c) 多路電流源，(d) 一路電流源驅動(dòng)串聯(lián)LED。
圖5. 各個(gè)白色LED的正向電壓(Vf)對調節電流精度的影響不同，取決于調節電路的結構：(a) 電壓源與鎮流電阻，(b) 電流源與鎮流電阻，(c) 多路電流源或一路電流源驅動(dòng)串聯(lián)LED。6只LED (三只來(lái)自廠(chǎng)商A和廠(chǎng)商B)的Vf曲線(xiàn)如圖所示，調節器的輸出負載曲線(xiàn)與LED Vf曲線(xiàn)的交點(diǎn)即為穩定的調節工作點(diǎn)。
圖4a所示電路用穩壓源配合鎮流電阻控制LED的電流，這種結構的優(yōu)點(diǎn)是選擇電壓源的余地很大，調節器與LED之間只需要一個(gè)連接端點(diǎn)；缺點(diǎn)是效率較低，這主要是鎮流電阻的損耗造成的，另外，它對LED正向電流的控制不是很精確。從圖5a測試曲線(xiàn)可以看出6只不同LED的電流變化范圍是：14.2mA至18.4mA，由廠(chǎng)商A提供的LED平均亮度要比廠(chǎng)商B高一些，工作電流高出2mA。
圖4b所示電路用于調節LED的總電流，鎮流電阻用于實(shí)現各LED之間的匹配。MAX1910采用的就是這種結構，這種電路在驅動(dòng)同一廠(chǎng)商提供的同一批次的產(chǎn)品時(shí)可以獲得較好的效果。在與上述電路提供相同電流的條件下，可以減小鎮流電阻，使功耗降低一半。圖5b給出了六個(gè)不同LED驅動(dòng)電流的變化范圍：15.4mA至19.6mA，由廠(chǎng)商A提供的LED電流變化更小一些，來(lái)自廠(chǎng)商A和廠(chǎng)商B的LED平均控制電流相同：17.5mA。這種結構的缺陷是鎮流電阻耗電仍然較大，而且，各LED電流的匹配性不是很好。但這種電路折衷考慮了性能和電路的簡(jiǎn)易程度。
圖4c可分別調節各LED的電流，無(wú)需鎮流電阻。電流調節精度和匹配度取決于每個(gè)獨立的電流調節器。MAX1570采用了這種電流源結構，電流精度為2% 、匹配度達0.3% 。由于電流調節器允許較低的壓差，可以獲得較高的效率。圖5c表明所有被測試的6只白色LED電流均保持在穩定的17.5mA，由于省去了鎮流電阻，可有效節省線(xiàn)路板面積，但在調節器與LED之間需要四個(gè)連接端。這種電路能夠提供較高的性能指標，是基于電感結構的競爭方案。
圖4d是一種基于電感的升壓電路，將其配置為電流調節器，轉換效率較高。較低的反饋門(mén)限進(jìn)一步減小了檢流電阻的功率消耗，另外，因為L(cháng)ED按照串聯(lián)方式連接，任何工作條件下都能夠使LED的亮度保持一致。電流精度取決于調節器反饋門(mén)限的精度，不受LED正向導通電壓變化的影響。MAX1848和MAX1561是這種電流調節電路的兩個(gè)典型范例，轉換效率(PLED/PIN)可以達到87% (3只串聯(lián)LED)或84% (6只串聯(lián)LED)。這種電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在調節器與LED之間只需要兩個(gè)連接端點(diǎn)，為用戶(hù)的設計提供了一定的靈活性。但是，由于電路中采用了電感，與上述方案相比尺寸較大、成本較高、EMI輻射也較大。 |
