各种白光LED专用驱动电路的特性对比分析

1996年日亚化学的中村氏发表蓝光LED之后，白光LED就被视为次世代照明光源最具发展潜力的组件，因此有关白光LED的性能改善与商品化应用，立即成为各国研究的焦点。目前白光LED已经分别应用在公共场所步道灯、汽车照明、交通号志、可携式电子产品、液晶显示器等领域。由于白光LED还具备丰富的三原色色温与高发光效率，一般认为非常适用于液晶显示器的背光照明光源，因此各厂商陆续推出白光LED专用驱动电路与相关组件，有鉴于此本文接着要探讨各种白光LED专用驱动电路的特性，与今后的发展动向。定电流驱动的理由 白光LED使用电流驱动的理由主要两项，分别是：1.白光LED的光度是以顺向电流规范 白光LED的顺向电压通常被规范成「20mA时，最小为3.0V，最大为4.0V」，换言之若单纯施加一定的顺向电压时，顺向电流会作大范围的变化。图1是从A、B两家LED厂商的产品中随机取样三种白光LED，进行顺向电压与顺向电流特性检测的结果。根据检测结果显示若利用3.4V顺向电压驱动上述六种白光LED时，顺向电压会在10mA～44mA范围内大幅变动。由于白光LED的光度与色度是以定电流方式量测，为获得预期的亮度与色度，所以通常是用定电流驱动。

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

注：1.光度的量测误差±10% 2.日亚NSCW455白光LED的电气特性是以Iv=20mA 条件测试时可以预估光度与色度，因此建议以定电流方式驱动。（a）白光LED的电气与光学特性（Ta=250C ）

2.避免顺向电流超越容许电流值有关白光LED的可靠性，基本上就是需设法避免顺向电流超过白光LED的绝对最大设计值（定格值）。如图2所示白光LED的定格最大顺向电流为30mA，随着周围温度的上升，容许顺向电流则持续衰减，如果周围温度为500C的话，通常顺向电流就不能超过20mA。此外利用定电压的驱动方式不易控制流入LED的电流值，因此无法维持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的驱动方法图3是驱动白光LED常用的四种电源电路；图4是上述六种随机（random）取样白光LED，稳定化后的Regulation精度特性。根据图4的测试结果显示，Regulator的负载特性出现在白光LED的VF角落（curve）上，也就是说图中的交叉点就是各白光LED的稳定动作点。a.使用电压Regulator的驱动方式图3（a）的电路分别使用可以控制LED电流的电压Regulator与Ballast电阻，这种电路的优点是电压Regulator种类非常丰富，设计者可以选择的自由度较多，而且与电压Regulator、LED的接点只有一点；反面缺点是Ballast造成的电力损失会导致效率恶化，此外LED的顺向电流也无法获得精密控制。如图4（a）所示随机取样六个白光LED的顺向电流，从14.2mA到18.4mA分布范围非常宽广，因此A厂商的LED的（平均值）顺向电流高达2.0mA比厂商A更高，藉此方式试图使LED作高亮度发光；相较之下图4（b）电路使用的Regulator，虽然具有小型、低成本等优点，反面缺点是可能会有无法满足性能与可靠性之虞，也就是说本电路的实用性相对的比较容易遭受质疑。
来源；国际led网