通過LDO改善白光LED的匹配度(圖)
上傳人:admin 上傳時間: 2008-07-02 瀏覽次數: 187 |
自從幾年前發明了白光LED以來,白光LED的應用得到了穩步發展。與熒光燈相比具有使用簡單、成本低的優勢,與白熾燈相比可以提供更接近于白色的光,因此,其用量在最近幾年呈現出穩步上升的趨勢,在手持式產品中被廣泛用作閃光燈、顯示器背光等。當然,在實際應用中針對白光LED也存在一些有待解決的技術問題。
選用白光LED最明顯的問題是產品的匹配性差,按照白光LED的典型規格,電流為20mA時正向電壓的最小值為3.0V、典型值為3.5V、最大值為4.0V。顯然,穩壓源不是合理的解決方案。利用相同的電流驅動每只LED可以獲得均勻亮度,但成本很高。在許多應用中只是簡單地用一個固定偏置電壓和鎮流電阻驅動LED,如圖1。

圖1. 大多數應用只是簡單地利用固定偏置電壓(本范例中采用5V)和鎮流電阻(本范例中采用75Ω),獲得近似匹配的白光LED亮度。
按照圖1設計電路通??梢缘玫较喈敽玫牧炼绕ヅ?。但對于大批量生產的用戶,同一批次的產品具有相當一致的特征指標,但批次之間一致性較差。這就需要對每一批新的LED進行測試、為其配置鎮流電阻。如果存在多個LED供貨商問題將更加嚴重。為詳細描述上述問題,我們選用了三個廠商的LED (分別用A、B、C表示)按照圖1所示電路作了以下測試:標號為A的LED選自一級白光LED供貨商,標號為B的LED選自二級白光LED供貨商,標號為C的LED是從電子配套市場購買的廉價LED。測試結果如表1。
表1. 為了評估圖1電路的生產能力,我們對三種不同廠商提供的白光LED進行了測試。從測試結果看,不同商標的LED一致性較差,比標準平均電流偏差3.27mA。

從表1可以看出,同一廠商的LED匹配性較好,特別是來自規模較大的供貨廠家的產品(A、B兩種LED)。正如所預期的那樣,來自供應商C的不同包裝的LED一致性較差。三家廠商LED電流的平均均方誤差為0.54mA。
從表1的“平均值”列可以看出,不同廠商提供的LED一致性較差,A廠商提供的LED吸取電流最大(平均24.6mA),B廠商提供的LED吸取電流最小(平均18.3mA)。不同廠商的白光LED在采用相同偏置電壓、相同的鎮流電阻時電流差別較大,均方誤差為3.27mA。
單獨調節每只LED的電流或至少對其中一只LED的電流進行調節可以提高不同廠商或同一廠商不同批次LED的一致性,但這需要相當昂貴的芯片。在對成本要求苛刻的產品中,可以利用低壓差線性穩壓器(LDO)改善LED的一致性,無需選擇阻值不同的鎮流電阻,具體電路如圖2所示。圖中LDO工作在穩壓-穩流模式下,根據一只LED的正向電壓的變化自動調節偏置電壓。

圖2. 添加一片低成本的LDO,得到可自動調節的偏置電壓,有效改善不同批次、不同廠商白光LED的匹配度。
為考核圖2電路性能,我們將上述A、B、C三種LED按照圖2電路連接進行了測試,測試結果如表2。從表2可以計算出:相同廠商LED電流的一致性略有下降(圖2所得結果為0.77mA,圖1所得結果為0.54mA),但不同廠商的LED電流的一致性得到了較大改善,均方誤差由3.27mA降低至0.96mA。
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