各種白光LED驅動電路不同特性分析

圖3是驅動白光LED常用的四種電源電路;圖4是上述六種隨機取樣白光LED穩定后的ReguLation精度特性。

圖4的測試結果顯示，ReguLator的負載特性出現在白光LED的VF角落上，即圖中的交叉點就是各白光LED的穩定動作點。

　　2.1 使用電壓ReguLator的驅動方式

　　圖3(a)的電路分別使用可以控制LED電流的電壓ReguLator與BaLLast電阻，這種電路的優點是電壓ReguLator種類豐富，設計者可以選擇的自由度較大，而且與電壓ReguLator、LED的接點只有一點;缺點是BaLLast造成的電力損失會導致效率惡化。此外，LED的順向電流也無法獲得精密控制。

　　圖4(a)中可以看出，隨機取樣六個白光LED的順向電流，從14.2mA到18.4mA分布范圍非常廣，因此，A廠商LED的(平均值)順向電流高達2.0mA。相比之下，圖4(b)電路使用的ReguLator雖然有小型、低成本的優點，缺點是可能會無法滿足性能與可靠性的要求，也就是說本電路的實用性相對較弱。

　　2.2 使用定電流輸出的電壓ReguLator驅動方式

　　圖3(b)的電路雖然可以使流入LED的所有電流穩定化，不過為了匹配(Matching)各LED的電氣特性，電路中特別設置了一組BaLLast電阻。

　　圖3(b)中的MAX1910屬于定電流輸出型的電壓ReguLator，雖然本電路使用同廠商、同批號(Lot)的白光LED，獲得了極佳的匹配性，不過，在使用不同廠商與批號的LED時，就會出現很大的特性差異分布。本電流Regu-Lator使用類似圖3(a)的方式控制驅動電流，不過它卻可以使BaLLast電阻的消費電力降低一半左右。

　　圖4(b)的測試結果顯示，流入六個隨機取樣白光LED的電流，從15.4mA到19.6mA，變化范圍非常大。因此，A廠商與B廠商兩者的LED是以平均17.5mA的電流驅動。此電路的缺點是BaLLast電阻造成的電力損失有殘留之虞，而且又無法獲得LED電流的匹配性;不過整體而言，本電路兼具動作特性與簡潔性，所以具有相當程度的使用價值。

　　2.3 使用輸出型的MuLti　PuLL電流Regu-Lator的驅動方式

　　圖3(c)的電路可以使流入LED的電流各自穩定化，因此不需要使用BaLLast電阻，電流的精度與匹配性ReguLator則由各自的電流ReguLator支配。

　　圖3(c)中的MAX1570　IC可以使上述電流ReguLation達成2%標準的電流精度，與0.3%標準的電流匹配性等目標。

　　由MAX1570　IC構成的電流ReguLator為低Drop　Out　Type，因此它的動作效率非常高。圖4(c)的測試結果顯示，使用圖3(c)的驅動電路時，流入六個隨機取樣白光LED穩定化的電流為17.5mA。

　　雖然ReguLator與LED之間需要四個連接端子，不過此電路不需要BaLLast電阻，所以可以有效抑制封裝面積，因此非常適合應用在封裝空間極為狹窄的小型液晶面板等領域。

　　2.4 使用升壓型電流ReguLator驅動的方式

　　圖3(d)的電路是利用可以使電流穩定化的電感(Inductor)，構成所謂的高效率Step　Up　Converter。本電路的最大特點是　Feed　Back　ThreshoLd電壓，可以減少電流檢測用電阻的電力損失。此外，LED采用串聯方式連接，所以流入白光LED的電流即使是在各種要求下，都能夠與LED完全取得匹配。

　　有關電流的精度基本上取決于Regu-Lator的Feed　Back　ThreshoLd精度，因此不會受到LED順向電壓的影響。

　　由MAX1848與MAX1561　IC構成的電流ReguLator的效率(PLED/PIN)分別是：三個LED+MAX1848，87%;六個LED+MAX-1561， 84%。

　　Step　Up　Converter的另一優點是Regu-Lator與LED之間需要兩個連接端子，而且LED的使用數量不會受到Step　Up　Converter種類的影響，這意味著設計者會擁有更大的選擇空間。因此，Step　Up　Converter廣泛應用在各種尺寸的液晶面板;電路的缺點是電感外形高度、組件成本偏高，有EMI輻射干擾。

3　結束語

　　以上介紹了白光LED常用的驅動電路，并通過實驗方式深入探討了各電路實際運行時的優缺點和特性。由于LED結構的限制，因此會有波長與驅動電流精度不易控制等困擾，隨著白光LED背光模塊應用需求的不斷增加，如何改善上述波長與電流精度問題，同時降低驅動電路的制作成本，成為必須克服的問題。