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详细说明：LED基础知识及恒流恒压电路汇总.pdfpdf,LED基础知识及恒流恒压电路汇总.pdfLED的效率提升得很快:目前大功率白光平均光输出为60~80流明每瓦(lmW),2008年底有望达到120lmW。LED的长寿命让固态照明非常有吸引力。机械上SSL也比白炽灯和荧光灯更坚固。目前固态照明还未能实现家用,因为丕需要电源转换,而且比较昂贵,尽管成本正在下降。闪光LED日前已经广泛应用了。白炽灯泡丰常便宜,但效率也很低,家用钨丝灯为6Im/W,卤素灯大约为22lmW。荧光灯效率很高,50到100lm/W(平均60lm/W),但是灯管易碎,并且需要起辉器和镇流器, 因而有时会产听觉噪音。节能灯里面集成了一个安静的镇流器,相对比较峂固和高效,适用于标准灯座,目前是家用照明的最佳选择。随着技术的发展,SSL的成木会不断降低,并有望在2020年以前进入千家万户。现下LFD主要用于信号指示,而在IED这一领域具有明显的优势。在世界各地,采用发光二极管发光的交通信号灯、汽车指示灯及道路状况告示等已慢慢的变得普遍。在香港地卜铁列车中试验的发光二极管照明。至于普通照明,日前(2008年2月)已经有量产化的商品出现。基于省电节能及环保的原由, 很多大型机构都已开始试验发光二极管照明 IFD的优点很多我总结一下:一个就是亮度高同时还非常省电第二个是寿命长:IFD使用寿俞可达5万小时下面讲讲LED的使用方法 LED的使用方法 LED是电流控制的元件,LED是电流型元件,主要是看通过管子电流大小的。一般5mm的 IFD电流达到1mA就开始起辉,到>25mA即可能烧毁,实际在15-25mA亮度变化已不明显。如果你把自己的LFD工作电流设计在10mA,好多产品的LED指示灯工作电流设计在5mA。下图是最简单的LED显示电路,其中电阻起到限流和分压作用,二极管有内压降,普通的二梫管管压降硅管为07V,锗管为05V,IFD为17V 12V 上饜大冢注LED有两极(就是两根线跟外部相连,阳极和阴极,阳极接电池的正,阴极接负,则ED发亮,否则LED不会亮)同时上图中电阻的阻值应该选用多少呢????假设我们设计电路中电流为10ma,在25ma以下都行 R=(12-17)/10mA=1千欧姆哈哈很简单吧大家思考一下如果是接入220V交流照明电路电阻值应该选多少呢 R=(311-17)/10mA为什么选311因为220为有效值,最大值为根号2倍的220=311 同时电阻也不能随便选择,选择了不对的电阻可能会烧毁电阻电阻的功率选择:P-U|-103V*0.01A-0.103W 可选择即使用1/8W的电阻大家想想如果是48V的电阻怎么选呢:R=(48-1.7)/0mA 如果为36v则电阻选R=(36-1.7)/10mA LED的保扩:(电动自行车可以不用因为即使接反也不会烧毁LED因为电动自行车电池电压48V不会导致二极管烧毁即使64V也没问题,不过弄一个最好了町呵大家如果接线接反了,LED承受反向电压,如果反向电压超过了其反向击穿电压则可能导致 LED烧毁,最简单的方法是在电路屮串联一个二极管,此二极管起到了保护作用,电路图如图所示 12V 二极管可用1N4004或1N4007,选用二极管的原则是反向电压小二极管的反向工作电压即可。不过可能要稍微改写一下,以为此二极管内部有07V的压降则R=(12-17-07)/10mA 多个LED的串联: 下图5个发光二极管串联,R选择多少呢? 12V R=(12-1.7*5-07)10mA=0.28千欧姆 2、发光二极管(ED应用 LED(发光二极管)用丁状态显示和矩阵面板凵经很多年了。现在,可选用的LED包括舴开发的蓝光和白光LED广泛用于便携装置)以及普谝存在的绿光、红光和黄光LED。白光LED可做为彩显的理想背景照明。但是,在为LLD设计电源时应注意这些新LD器件的同有特性。本文措述新、老LED的特性以及激励它们所需的电源性能。 Darchtassstrom=n日图1标准红光、绿光和黄光IH的正向电压(范围14V-26V)与正向电流的关系图2串联电阻器和恒压源为IFD工作提供一种简单方法图3并联工作的几个红光、黄光、绿光LED配置图4白光LED发射波长(实线)包含蓝光和黄光域的峰值,被人眼视为白光(图中的线为人眼相对光灵敏庋) 标准红光,绿光和黄光LED 使LED工作的最简单方法是把电压源通过一个串联电阻加到LED上。只要工作电压(VB) 保持恒定,LD会发射恒定强度的光(虽然光强随环境温度增髙会减)。可以根据要求改变电阻值来变化光强。图1示出5mm直径标准LED的正向电压(V与正向电流(的关系。注意,跨接在LED上的压降随正向电流增加。假定单个绿光LED在5V恒定工作电压下具有10mA正向电流,则串联电阳器KV=(VvF,10mA)/10mA=300W。如图2所示,典型工作条件下数据手册给出正向电压是2ⅴ。像这种商用二极管是用镓-砷化物磷化物制造的。大多数的设计工作师了解和容易处理它们,这种LED具有如下特点: *发射的彩光(发射波长)在正向电流、工作电压和环境温度变化时能相对保持恒定。标准绿光IED发射波长为565m左右,容差只有25um。因此,几个这样的LED并联工作(图3)不会成问题。其色差是很小的。正向电压的正常变化会导致光强略有变化,但这种差别也是较小的。通常,可以忽略来自同一厂家和同一批号的LED的差别。在正向电流接近10mA时正向电压随正向电流有小的变化。红光LED变化大约200mV,其他 LED变化400mV左右(见图1) 在正向屯流低于10mA时,其正向屯压比蓝光或自光IED小很多,这样可直接用L+电池或一个3节NMH电池对它们供电因此,使标准LED工作的供电成本是相当低的。在LED工作电压大于其最大正向电压时不需要升压变换器或复杂昂贵的电流源。只要应用允许随电池放电所寻致光强减弱的容限, LED甚至可直接工作在计或3节NMH电泡。 Fartortwergehiebung syarn =℃ 图5正向电流变化导致的白光LED色度坐标移位 22 图6增加正向电流改变发射波长使蓝光LED色度变化蓝光和亡光LED 长期以来人们无法得到发射监光的LED。计人员只能用己有的红光、绿光和黄光LED。早期的器件实际上不是蓝光IED,而是用蓝光绕小的白炽灯泡散射。几年前,用纯硅碳(SiC) 材料开发出首批“真正的蓝光LLD,但其光效率不髙。第二代器件是用钾一氮化物材料,其光效率是第一代蓝光LED的几倍。现在蓝乐LED所月的外延材料是铟-钾氮化物(nGaN)。在 450mm-470nm发射波长范围, IngaN LED光强是钾-氮化物LED的5倍。真止的白光LED仍木能用,制造这种器件的困难在」白光不能呈现在彩色光谱中,而我们看到的白光是不同波长的淮合光。因此,必须用妙法产生白光。用发射黄光的变换材料覆盖发蓝光的 IIn GaN基底材料,用蓝光激发。因此,产生蓝光和黄光的混合光,这就是人眼看到的白光(见图4)。丙为白光是不同波长的混合,所以,白光LED不可能有一个特定波长。用色坐标定义白光 LED。根掉CE( Commission Internationale de L. eclairage)152版计算X和Y坐标。往往在白光 LED数据于册中给出色坐标随正向电流增加而变化(见图5。可惜, IngaN LED处理起来不像标准绿光、红光和黄光LED那样容易。 IngaN LeD的主波长(彩色)随正向电流而变化图6)。例如,在白光LED中,除了发蓝光 In GaN材料波长随正向电压变化外,变换材料的不同密度也产生色移。从图5可见这种色变化,X和Y坐标改变意味着色变化。如前所述,白光LED不具有一个特定的波长。对于高达OmA的正向电流,正间电压变化很大。其变化范围800mV左右(某些极管型号甚至变化更大)。因此,屯池放电引起的工作电压变化会改变光色,这是因为工作电压变化会改变正向电流。在10mA正向电流时,正向电压为34V左右(此数值随訇造商不同而异,范围为3.V~40V)。对于不同LED,其电流电压特性也呈现出很大差异。LED直接由电池供电工作是因难的,因为,大多数电池的放电态低于LED所需的最小正向电压。图7随机选择的一组白光LED的电压电流特性曲线图8具有电流控制的MAX1912电荷泵为并联白光LED提供足够的工作电压和电流控制图9单个外电阻器(RSET)可编程MAX1916加到每个LED上的相同电流。加PWM信号到使能引脚可产生简单的亮度控制(降低亮度功能) 图10D/A转换器控制LED的降低亮度图11开关升压变换器使能几个串联LLD工作通过CIRL输入由DA变换器控制LED的同一正向电流) 白光LED并联工作当今大部分便携和电池工作装置采用亡光LED徹为背景照明。特别是PDA的彩色显示需要白光背光以便得到色再生来接近于原色。未来3G移动电话也将刺激白光LED的需求。这些装置陰电话功能外,也可传输图像和视類数据,它们需要白光背光照明。数码相机、MP3 播放机和其他视频、音频设备所有的显示也需要背光照明。大多数情况下,单个白光LED 不能满足需求,所以,需要几个白光IED并联工作。窿7示出几个随机选择的白光LED(图中的虚线庐产生2mA~5mA范围的正向电流,进而产生不同强度的白光。特别是Y坐标在该区域有很大的变化(见图5),这导致照明显示器偏离真实的色彩。另外,由于LED具有不同的光强,导致不均匀照明。另一个问题是所需的最低电源电压。为保证LED工作,3V以上的电压是必须的。低于此电压,几个LED可能完全保持暗的 Li-on电池充满电时能提供42V输出电压,在工作短时间后降到额定3.5V。随着电池的放几,其电压进一步下降到3.0V。若白光LED直接从电池供电(如图3所示),则会引起下面的问题。第一个问题是当电池充满电时所有二极管都点亮:但貝有不同的光强和色彩。随着电池降到其额定电平,其光强减弱而白光的差别变大。因此,设计人员必须考虑电池电压和二极管正向电压值,以便计算串联电阻值。用完全放电的电池供电,一些LED将进入全暗状态。带电流控制的电荷泵 ED电源的目标是能提供足够的高输出电压,并能使相同的电流流经并联连接的所有 LED。注意(图5),若所有并联配置的白光LED具有相同的电流,则所有LED将具有相同的坐标系。 Maxin公司的MAX1912能为此目的提供带电流控制的电苛泵。在3个LED并联配置图8中,电荷泵是个大尺寸的型号,它将输入电压提高1.5倍。较早的荷泵只是简单地将输入电压倍压,而新技术能提供更好的效率。把输入电压提升到刚好使 LED工作的电平。连接到SET(引脚10的电阻器网络保证在所有LED中有相同电流。内部电路保持SET端电压在200mV,所以,沇经任何LED的电流可用下式计算: ILED=200mv/loW=20mA 若某些二极管需要较低的电流电平,则3个以上ⅠED可并联工作,因为MAX1912能提供高达60mA电流简单的电流控制若系统能提供高」二极管止向屯压的电压,则很容易使白光IFDL作。例如,数码相机通常包含+5V电源。这样就不需要升压功能,因为电源电压具有驱动LED的足够容限。对于图 8电路,应选择匹配电流源。做为一个实例,MAX1916可以驱动3个并联的TFD图9) 其工作是简单的:电阻器KSET编程流经所连接LED的屯流。此方法所占板面积非常小除IC(小的6引线SOT23封装)和少量旁路电容器外,它只需要一个外部电阻。IC提供LED之间良好的屯流匹配(0.3%)。这种配置能提供相同的色度配置和来自每个LED的相同类型的白光减低亮度改变光强些便携装置根据环境光条件控制其光输出强度:而另些装置在短吋间待杌之后通过软件降低光强。这些操作都需要IFD降低亮度,而这种微光功能将影响每个正向电流,以相同的方法使亮度坐标产生偏差。用小的数模转换器控制流经RSET电阻器可以实现均匀亮度。 6位分辨牽转换器(如带12C兼容接口MAX5362或带SPI兼容接口的MAX5365)可提供32级光强调节(凡图10),这类F的白光随着亮度而变化,因为正向电流影响色坐标。这不应该是个问题,因为相司的正向电流使组中的每个二极管发射相同的光。不使色度坐标偏移的亮度调节是脉宽调制。这可以用电源器件实现,这些电源器件能提供使能畎停机功能。例如,MAⅹI916只媭EN变低就能辶即限制流经LED的灀电流仅为lmA。这导致无光发射。EN变高态控制流经LED的可编程止向电流。若加个脉宽调制信弓到EN 端,则亮度正比于占空比。色度坐标不会移动,因为何个LED连续流过相同的正向电流。然而,人眼可觉察到随占空比变化的亮度变化,人眼分辨不出25Hz以上的频率,所以选择200-300Hz开关频率对于PwM 减低亮度是合适的。较高的频率可能会出会问题,因为开关IED通、断所需的短暂时间期间可能移位色度坐标。从微处器IO引脚或个外设器件可提供PWM信号。可用的亮度级数取决于所用计数器的宽度。开关升压变换器具有电流控制除了上面提供的电荷泵MAX1912)外,也可以用带电流控制的升压变换器实觋。例如开关电压变疾器MAx1848可产生高达13V的输出电压,此电压驱动3个串联LED(图)是足够的。此方法也许是最健全的,因为所有二极管是串联的,具有完全相同的电流。 RSENSE和加在 CTRL输入的电压确定LED电流。根据上面所述方法,MAX1848可实现降低亮度功能。流经LED的正向电流正比于加到 CTRL引脚的电压。因为,当加到CTRL引脚的电压低于100mV时,MAX1818变为关机模式, 所以,可以实现PWM微亮功能。结语白光LED可并联工作,但要保证其正向电流相等,确保均匀的白光发射。为使LED工作, 选择可控制电流源或带电流控制的升压变换器组合。用电荷泵或开关升压变换器可以实现各种组合 3、高效、大电流白光LED驱动器EL7516 前言随着白光LED的发展,它的应用越来越广。从前,白光LED最常见的应用是作为小尺寸LCD彩屏的背光。现在白光IED的亮度加大,它的应用已普及到其它方面,例如手电筒或手机照相辅助照明。本文介绍一种利用普通的升压芯片来驱动大电流LED的高效电路电路设计般白光LED的电流在20mA左右,但高亮度的LED需要200~300mA电流。如果产品需要用三至四颗高亮度的白光LED,为了亮度平均,一般的做法都是把它们串连接在一起。市场上绝大部分的白光LED驱动芯片都只能驱动20mA左右。碰上串联大电流LED的应用便要另想办沄。 Intersil的E7516是一颗典型的升压芯片:此芯片工作于1.2MHz定频PWM 模式,内置15A,200 mQ MOSfet图1示出EL7516的典型应用电路。通过DC-DC升压作用, HL7516将27~55Ⅴ输入转化成12Ⅴ的恒定电压。跟一般PwM控制芯片一样,HB引脚是接到与1.3V比较的误差放大器。通过选定R1,R2的气阻值来设置输出电压。只2 OCOMP s58 39k R1.852k FSEL 27nF R2 ATOF 1oKL ZTV TO 5. OV GND S1 22F 表1效率比较结果注意:图3中的R2作了微调阻值大概在5Ω左右)使到LED电流等于255mA, 方便作比较。方案输出电压输出电流(m输入电压输入电流A效率(%) 图5 1238 255 496 0.700 89.0 图3 1241 255 495 0.794 80.5 将EL7516的恒压电路改成驱动LED的恒流电路是非常简单的。如图2所示,只要将在FB 端的RI换成LED,改变R2就可以调节通过LED的电流。可从下式选定R2值:R2=VHB/ed 其中ⅤFB是FB引脚的电压,即1.3V;Ied是通过LED的电流。

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