发光二极管低电压驱动方案

发光二极管低电压驱动 18 中国照明电器 CHINALIGHT&LIGHTING2006年第l2期 发光二极管低电压驱动方案 张东春5t4文利 (河北理工大学轻工学院唐山063020) 摘要 发光二极管具有使用简单,寿命长,成本低等特点,在低电压便携式产品中被广泛 用作闪光灯,显 示器背光等,其用量呈现出稳步上升的趋势.介绍几种比较实用的白色发光二极管 的驱动方案. 关键词发光二极管偏置驱动低电压 1概述 发光二极管(LED)为电流驱动器件,其发光强度 由流过的电流决定.图l是由电压源和限流电阻构 成的一种简单驱动电路,流过LED的电流由下式确 定: lol=(cc—)/(R?+RD) 虽然这种方式成本较低,但不同的发光二极管 (正向电压)参数不一致.图2为25?时GaAsP LED的正向电压(典型值)与导通电流关系曲线.从 图中町以看出,正常发光时,正向电压变化范围 在3,4.7V之间.如果系统中需要多个LED,如移动 电话面板显示器采用8个LED,则按照图1的方 案将需要多个限流电阻,需要占用较大的线路板空 间 使 G 图1LED偏置电路 如果将增大到的10倍以上可以减少 变化的影响,但耗电较大,不符合低压供电产品的要 I') 't1 / . f J , , l. lJ J f f , , | l V( 图2GaAsPLED伏安曲线 求.对于采用单片锂电池供电的系统,电压的变化范 围为3,4.2V.如果LED的偏置电路只是简单的由 锂电池和限流电阻提供,输出亮度将会发生明显的变 化,造成一致性差.此时比较合理的方案是采用电流 偏置电路. 2电流偏置电路 电流偏置电路实际是用1个电流源为LED提 供偏置.如果电流源具有足够的动态范围,这种偏置 方式将不受变化的影响.图3为电流偏置方案的 原理框图.该电路将图1中的限流电阻用电流源替 代.光输出强度与电源和正向电压无关,只要有足够 的电源电压为电流源和LED提供偏置即可. 5S (v旦 张尔春等:发光二极管低电压驱动方案19 = 图3用电流源为LED提供偏置 MAXI916等专用LED驱动芯片提供了一种先进 的LED电流偏置电路.MAX1916在微型SOT23封装 内集成了3组电流源,流过,的电流镜像到3个输 出端,如图4所示.电路巾的场效应管具有相同的栅 一 源电源,因此,它们的沟道电流相同,电流的大小由 镜电流,决定.MAX1916的"镜像系数"为200A/ A也就是说,当,为50ttA时,每个输出端的电流 为l0(1?0.05)mA(最大).SET端由内部偏置在 1.215V.,由下式决定: ir=V一1.215V,/RrIm|T:2001. 每路电流之间偏差为?5%.输出端饱和电压: V()I】I_.=RI)一H.II MAXI916 图4MAX1916LED镜像电流源 ?,.. MAXl916的漏源电阻尺在整个温度范围内保 证不高十50n.为r获得更低的压差和更高的输出 电流,I叮以将MAXl9l6的3路输I叶j并联构成"镜像系 数"为600的电流源,如图5所示,并联后的漏源电阻 为50/3:l6.67,Q(最大值)这种连接万式允许个 白光LED在3V供电时电流达剑20mA以上,满足H 前便携式移动电话等产品的背光.用于没置端 电流的电压源可以由负载能力较强的i:电源单独提 供.例如,在手提电话中,口J以由射频(RF)电路 的低噪声+2.8V电源提供.如果直接由单节Li+电 池供电,MAXI916适用于驱动正向电压较低的GaAsP LED,而对于正向电较高的InGaN白光LED则需采 用其他驱动方案.因为Li+电池供电时,随着电池的 放电,输入电压可能无法满足LED所要求的偏置电 压. 3电荷泵升压转换器驱动白光LED 对于正向电压在3.5,4.2V(20mA条件下)的白 光LED通常需要升压转换器,可以用电荷泵(如 MAX682,MAX684)与MAX1916共同构成这种LED 的驱动电路,如图6所示.MAX682,MAX684能够将 2.7V的输入电压转换为5.05V输出,输出电流能够 分别达到250mA,100mA,50mA.利用MAX684的关 断控制引脚或MAX1916的使能控制引脚可以关闭 LED.图6电路中,MAX684在关断模式下,电源电流 降至22tLA,R?=43k12时,LED电流为22mA. 一:MAXI916; 图5将MAX1916输出并联.提高电流增益 图6利用电荷泵升压电路控制3只LED 网7是利用电荷泉构成I,ED电流控制电路,反 馈渊节电的典型值为1.235V,,=1.235/R,,选 用24,Q的检流电阻能够为?极管提供50mA电流 电荷泵T作时,输出电压上升LED的开启电, LED开始导通白光LED的典型正向电压为3.5(1 ?0.1)v,加卜反馈凋节电压,MAXI759输出端提供 的偏置电压为4.735V.该电路输出电压的纹波在 40mY以内,不会导致LED输出产生明显变化,通常 人眼觉察不到.另外,图7电路在关断状态下输入与 输出之间没有直流通路. 一 20中国照明电器 图7峰值电流调节器驱动单个白光LED 4基于电感的白光LED控制器 MAX1848将升压转换器与电流控制电路集成在 6引脚SOT23封装内,利用电流检测驱动3组LED, 每组包括3个串行连接的LED,如图8所示.输入电 压范围为2.6,5.5V.MAX1848利用电压反馈结构 调节流过I,ED的电流,较小的检流电阻(512)有利于 节省功耗,保持较高的转换效率.模拟控制器用于控 制所有LED的亮度.典型应用中:,J1=33l,H,C = 150nF,C『Jf=1.0t-~F,R=512.LED电流由控制 电压确定:,=/13.33R.LED的亮度 2006年第l2期 可以通过CTRL引脚的DAC调节或电位器分压电路 调节,电压控制范围为+250mV,+5.5V,将控制引 oW时电路转换 脚接地可实现关断.负载功率为800r 效率达88%. U 33tt~1A/30V 图8基于电感的电流调节器驱动多只LED 5结论 MAX1916内部配置3路可调电流源结构,可控制 多种LED;直接采用单节Ii+电池供电可驱动红光, 绿光或黄光GaAsPLED;配合电荷泵升压转换器, MAX1916还可用于驱动白光InGaNLED.对于有更 高功率要求的应用,需采用基于电感的MAX1848,外 部强需要极少的元件,输出功率为800mW时转换效 率达88%. (本文编辑王东明) 全国陶瓷金属卤化物灯技术研讨会 会议资料征订 中国照明学会电光源专业委员会和中国照明电器协会电光源专业委员会于2006 年l2月在苏州市举办了 全国陶瓷金卤灯技术研讨会.现有发放剩余的会议资料面向业内人士征订.. 会议资料主要: 1.陶瓷金卤灯基本原理,参数设计 2.陶瓷金卤灯关键技术 3.陶瓷金卤灯相关专利介绍 4.陶瓷金卤灯材料(放电管材料,封接材料,填充材料等) 5.陶瓷金卤灯生产工艺与设备 6.陶瓷金卤灯点灯线路及附件 7.陶瓷金卤灯的应用与发展趋势 定价:85元/册 订阅办法:邮局款:JE京市大北窑厂坡甲3号全国照明电器信息中心邮编:100022 银行信汇:L行北京朝阳支行营业部帐号:892359,63北京电光源研究所