LED恒流驱动的应用

发布时间:2011-10-7 作者：熊栩 审核：熊栩 总点击： 文章来源：www.5sled.com 导读 关闭该页

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用LED作为显示屏或其他照明设备或背光源时，需要对其进行恒流驱动，主要原因是：
　　1. 避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。
　　2. 获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。
        驱动管由饱和状态改为线性放大状态， 变成恒流型驱动，就可以消除由上述因素造成的显示屏亮度不均允的现象。列恒流型驱动电路
　　在电源电压VDD 稳定时，74HC595 的高电平输出电压V 也很稳定，如电源电压VDD为6V 时，V = 5.9V。所以当74HC595 的某一位输出为高电平时， 其对应列的L ED 将被点亮，且其中流过的电流近似为：

　　只要合理选择R1、R2、R3 的值，就可保证L ED 中流过的电流稳定不变，并且可以使LED 发光二极管工作在正向电流与对应发光亮度最佳状态。


　　用这种列恒流驱动方式工作，可以做到不管一行中LED管子点亮数的多少，其行驱动管的管压降虽然仍有变化，电源电压VCC也可以有所改变， 由于每个LED发光二极管中流过的电流恒定不变， 从而保证了LED 显示屏亮度的均允性。
        LED显示屏恒流驱动将LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是2～3伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用途的LED灯，要配备不同的电源适配器。由于LED的光特性通常都描述为电流的函数，而不是电压的函数，光通量(φV)与IF的关系曲线，因此，采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。
选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点：
 　　1．高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。
　　2．高效率 LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。
　　3．高功率因素 功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
　　4．驱动方式 现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
　　5．浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。
　　6．保护功能 电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。
　　7．防护方面 灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。
　　8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
        9．要符合安规和电磁兼容的要求。  
        LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视，采用计算机控制，将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管，将许多发光二极管以点阵方式排列起来，构成LED阵列，进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式，可得到不同效果的图像，对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。
       一般用于LED显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595,具有8位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35mA的非恒流的电流。
　　由于LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流大小的变化而变化，不随着其两端电压的变化而变化。专用芯片的最大特点是提供恒流源输出，保证LED的稳定驱动，消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点，适用于要求大电流、高画质的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。
　　LED的关键指标包括：
　　最大输出电流：目前主流的恒流源LED驱动芯片最大输出电流多为每通道90mA左右。每通道同时输出恒定电流的最大值对显示屏更有意义，因为在白平衡状态下，要求每通道都同时输出恒流电流。
　　恒流输出通道数：恒流源输出通道有8位和16位两种规格，现在16位占主流，其主要优势在于减少了芯片尺寸，便于LED驱动板（PCB）布线，特别是对于点间距较小的LED驱动板更有利。
　　精确的电流输出：一种是同一个芯片通道间电流误差值；另一种是不同芯片间输出电流误差值。精确的电流输出是个很关键的参数，对LED显示屏的显示均匀性影响很大。误差越大，显示均匀性越差，很难使屏体达到白平衡。目前主流恒流源芯片的位间（bit to bit）电流误差一般在±3%以内，片间（chip to chip ）电流误差在±6%以内。
     数据移位时钟：其决定了显示数据的传输速度，是影响显示屏的更新速率的关键指标。作为大尺寸显示器件，显示刷新率应该在85Hz以上，才能保证稳定的画面（无扫描闪烁感）。较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。目前主流恒流源驱动芯片移位时钟频率一般都在15MHz~25MHz以上。
        LED的光特性通常都描述为电流的函数，而不是电压的函数，光通量(φV)与IF的关系曲线，因此，采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外，LED的正向压降变化范围比较大(最大可达1V以上)，而由上图中的VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起较大的，IF变化，从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驱动。