摘要：在簡要介紹超高亮LED的特點以及特性的基礎(chǔ)上，詳細介紹了LED的電阻限流、線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器等驅(qū)動方式，在此基礎(chǔ)上介紹了超高亮LED的驅(qū)動芯片MLX10801的功能和應(yīng)用．并給出了當前主要超高亮LED驅(qū)動芯片的主要特點。
關(guān)鍵詞：發(fā)光二極管：超高亮：恒流驅(qū)動
引言
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)發(fā)明于20世紀60年代，它是利用半導(dǎo)體材料中的電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，使得能量帶(Energy Gat，)位階改變，以發(fā)光顯示其所釋放出的能量。LED具有體積小、壽命長、驅(qū)動電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、耐震性佳等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于信號指示、數(shù)碼顯示等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，使得它越來越多地用在彩燈裝飾、甚至照明領(lǐng)域。
1 超高亮LED的特點
與傳統(tǒng)的照明燈相比，超高亮LED具有如下優(yōu)點：
1)壽命長，可靠耐用，維護費用極為低廉LED可連續(xù)使用105h，比普通白熾燈泡長100倍；
2)高效率現(xiàn)在已經(jīng)可以達到201m／w．預(yù)計到2005年將達到501m／W[1]，LED)的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達80％～90％，LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1／4；
3) 色彩鮮艷，光色單純以12英寸的紅色交通信號燈為例，它采用低光效的140W白熾燈作為光源，所產(chǎn)生的2000lm的白光經(jīng)紅色濾光片后，光損失90％，只剩下2001m的紅光，而在Lumileds Lighting公司采用18個紅色LED光源設(shè)計的燈中，包括電路損失在內(nèi)，僅耗電14W，即可產(chǎn)生同樣的光效；
4)點亮速度快 汽車信號燈是LED光源應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，由于LED響應(yīng)速度快(ns級)，在汽車上安裝高位LED剎車燈，可以減少汽車追尾事故的發(fā)生。
近年來高亮LED已經(jīng)在汽車的近光燈中得到了應(yīng)用，例如德國奧迪公司的奧迪A86.O，意大利Fioravanti公司在2003年日內(nèi)瓦車展上推出的概念車Yak，美國福特公司不久前在底特律車展上推出的Model U都開始將高亮LED用于前照燈的設(shè)計中。
盡管超高亮LED具有許多優(yōu)點，但目前仍存在下述缺點：
1)功率低市面上的單體LED功率一般在5W以下，還沒有出現(xiàn)更大功率的LED，這是目前LED難以成為照明首選的最大瓶頸；
2)需要嚴格控制溫度 LED是一種半導(dǎo)體材料，與普通二極管一樣具有PN結(jié)，由于高亮二極管的功率相對比較大，所以與功率半導(dǎo)體器件相同，需要考慮散熱問題，結(jié)溫過高會直接影響LED的壽命，并且會增大LED的光衰，情況嚴重的會將LED燒壞；
3) 價格高除了功率低，價格是LED難以成為照明的主要因素，雖然LED目前已被大多數(shù)人認識，也被多數(shù)人看好，但其高昂的價格難以被消費者接受，目前單體黃色LED大約O．6元／個，綠色與藍色單體LED在1．8元／個左右，白色LED的價格達到了2.2～5.5元／個左右；如果將幾十個單體LED組合，其成本將大大增加,如把一個LED安裝在草坪燈里，其單價就相當于一般草坪燈的幾倍，LED要成為未來照明的主流光源，就一定要朝著大流明方向發(fā)展，成本才有可能降低，市場才有可能突破。
2 超高亮LED的特性
HPWA-xH00是Lumileds Lighting公司的一種超高亮LED，本文以它為例分析超高亮LED的特性。圖1為正向壓降(VF)和正向電流的(IF)關(guān)系曲線，由曲線可知，當正向電壓超過某個閾值(約2V)，即通常所說的導(dǎo)通電壓之后，可近似認為，IF與VF成正比。表1是當前主要超高亮LED的電氣特性。由表1可知，當前超高亮LED的最高IF可達1A，而VF通常為3～4V。
由于LED的光特性通常都描述為電流的函數(shù)，而不是電壓的函數(shù)，光通量(φV)與IF的關(guān)系曲線如圖2所示，因此，采用恒流源驅(qū)動可以更好地控制亮度。此外，由表1可知LED的正向壓降變化范圍比較大(最大可達1V以上)，而由圖1中的VF-IF曲線可知，VF的微小變化會引起較大的，IF 變化，從而引起亮度的較大變化。所以,采用恒壓源驅(qū)動不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅(qū)動。
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圖3是HPWA-xH00 LED的溫度與光通量(φV)關(guān)系曲線，由圖3可知光通量與溫度成反比，85℃時的光通量是25℃時的一半，而一40℃時光輸出是25℃時的1．8倍。溫度的變化對LFD的波長也有一定的影響，因此，良好的散熱是LED保持恒定亮度的保證。
3 超高亮LED的驅(qū)動電路
由于受到LED功率水平的限制，通常需同時驅(qū)動多個LED以滿足亮度需求，因此，需要專門的驅(qū)動電路來點亮LED。下面簡要介紹LED驅(qū)動的主要電路。
3．1 電阻限流電路
如圖4所示，電阻限流驅(qū)動電路是最簡單的驅(qū)動電路，限流電阻按式(1)計算。
式中：Vin為電路的輸入電壓：
VF為IED的正向電流；
VF為LED在正向電流為，IF時的壓降；
VD為防反二極管的壓降(可選)；
y為每串LED的數(shù)目；
x為并聯(lián)LED的串數(shù)。
由圖1可得LED的線性化數(shù)學(xué)模型為
式中：Vo為單個LED的開通壓降；
Rs為單個LED的線性化等效串聯(lián)電阻。
則式(1)限流電阻的計算可寫為
當電阻選定后，電阻限流電路的IF與VF的關(guān)系為
由式(4)可知電阻限流電路簡單，但是，在輸入電壓波動時，通過LED的電流也會跟隨變化，因此調(diào)節(jié)性能差。另外，由于電阻R的接人損失的功率為xRIF，因此效率低。
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