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高效LED驱动形式实现理想LED照明设备

本站为您提供的高效LED驱动模式实现理想LED照明设备,在如今社会,各种媒体设备照明环境需求的差异化,进一步促进了人类探索如何利用各种高亮度LED进行照明。LED在照明方面的应用已经吸引广泛关注。 LED基本原理及性能特点 首先我们

     在现在社会,各种媒体设备照明环境需求的差异化,进一步促进了人类探究怎么运用各种高亮度LED进行照明。LED在照明方面的运用现已招引广泛重视。

  LED根本原理及功用特色

  首要咱们来介绍一下LED的根本原理以及功用特色。LED的根本结构是一块电致发光的半导体资料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到维护内部芯线的效果,所以LED的抗震功用好。发光二极管的中心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体资料的PN结中,注入的少量载流子与大都载流子复合时会把剩余的能量以光的方法释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少量载流子难以注入,故不发光。当它处于正向作业状况时(即两头加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就宣布从紫外到红外不同色彩的光线,光的强弱与电流有关。

  LED光源具有以下特色:

  1.电压:LED正导游通作业电压较低,能够运用低压电源驱动,供电电压依据终究产品不同而异,是一个比较安全的照明设备,特别适用于公共场所。

  2.效能:平等照度的情况下耗费能量较同光效的白炽灯削减80%。

  3.适用性:每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以能够制备成各种形状的器材,而且适合于易变的环境。

  4.稳定性:一般为10万小时,光衰为初始的50%。

  5.呼应时刻:其白炽灯的呼应时刻为毫秒级,LED灯的呼应时刻为纳秒级。

  6.对环境污染:无有害金属汞。

  7.色彩:LED的发光色彩和发光功率与制造LED的资料和工艺有关,现在有红、绿、蓝三种根本色彩。

  8.价格:与白炽灯比较,LED的价格较高,几只LED的价格就能够与一只白炽灯的价格适当,不过跟着技能工艺的前进,能够逐渐进步性价比。

  LED驱动计划

  LED自面世以来,就得到人们的极大重视,LED驱动器材和驱动方法不断更新以便愈加有用地驱动LED为人类照明。从前期的DC/DC开关电源到电荷泵,以及寻求本钱的低边驱动和LDO,人们在不同的运用情况下选用不同的驱动线路,作为商场重视的热门,便携产品的显现背光是LED背光运用的首要商场,下文将针对便携产品的背光显现,介绍当时几种常见的LED驱动计划。

  1. Step-UP DC/DC开关电源完成LED驱动

  该计划首要的特色在于:输入电压较低,乃至低至0.7V(单节干电池),从技能发展的视点看,串联型驱动呈现的比较早,技能上也比较老练,功率较高。典型的运用线路如图1所示。

  

Step-UP DC/DC 开关电源完成LED驱动的典型运用线路

 

  图1:Step-UP DC/DC 开关电源完成LED驱动的典型运用线路。

  关于这种运用方法,前期的驱动芯片首要选用电流反应方法,依照VFB/Rb来确认LED的电流,DC/DC反应电压VFB一般在1.2V左右,这约束了有用功率的进一步进步,自身DC/DC的功率在80%左右,在这种运用情况下,实践功率下降的更多,而跟着技能的进步,下降VFB电压到0.1V以内,能够将有用功率进步到85%以上,特别在驱动2-3颗灯的运用状况下。该计划的优缺陷如下:

  长处:技能老练,本钱相对较低,经过一些新的技能革新,例如图1所示的过压维护功用,或许选用电压电流反应一起效果,能够得到较高的亮度一致性以及较高的安全系数,特别以大尺度屏幕显现的背光运用居多。因为需求较多的LED完成屏幕背光,因此亮度的一致性和均匀性是有必要面临的应战。

  缺陷:自身电感的运用,约束了线路的尺度以及高度,而且带来工程设计人员不愿意面临的问题-EMI处理,特别在接近射频部分,需求针对搅扰做专门的处理,否则会导致射频接纳灵敏度下降,乃至带来音频部分的搅扰,例如音频输出电流搅扰声。别的,在这种运用情况下,假如一个LED发作毛病就会导致整串LED失效,这是人们不愿意看到的成果。

  2. 电容式电荷泵驱动形式

  这是一种比较新的驱动方法。简略来说电容式电荷泵经过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器完成电压进步,选用电容器来储存能量。因作业于较高频率,可运用小型陶瓷电容器(1μF),占用空间最小,运用本钱较低。电荷泵有两种作业形式,恒压形式,恒流形式。

  1)恒压形式电荷泵。圣邦微电子的SGM3110便是选用恒压形式的电荷泵,因为恒压形式电荷泵的作业特性,自身具有高开关频率以及大峰值的瞬态电流,因此需求工程师在PCB布板部分额定留意,一般要求外围的电容尽可能接近器材自身,外围布线要尽量短,自身需求周围的PCB地尽可能大,外围电容也要尽量直接接到SGM3110的地上,假如布线约束,则能够经过大的PCB过孔以及多个过孔来完成杰出接地。

  功率计算方法:η=Iout*Vout/Iin*Vin

  因为器材自身存在开关损耗以及电容漏电,因此实践功率要比该值低一些,这跟生产厂家的工艺技能有关。选用这种LED驱动形式的长处在于,能够简化外围线路、下降产品本钱。特别在小尺度屏的情况下,1-2个LED做屏幕背光;或许用做闪光灯驱动,在100mS内到达250mA电流的输出;或许是简略的DC/DC 5V升压简化版别,代替电感DC/DC升压,下降本钱以及产品EMI问题。缺陷在于只要简略的两倍升压形式,功率较低,大大都时刻功率低于70%,实践运用功率更低,其中有适当一部分耗费在限流电阻上。在驱动多个LED的时分,背光一致性彻底依赖于LED以及限流电阻的精度。

  

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