各種白光LED驅動電路特性比較

①     采用定電流方式可保證白光LED工作在其額定電流的范圍內，因此提高了白光LED工作的可靠性。

②     可以獲得預期的白光LED工作電流的匹配度，使各白光LED的亮度和色度保持一致。

    白光LED在20mA電流下，其正向電壓介于3.0V和4.0V之間，假設僅簡單地加上固定的正向電壓，那么正向電流的差異可能相當大。圖1所示為兩個生產廠中各選三只共六只白光LED的正向電流與正向電壓特性，如果采用3.4V的電壓驅動這六只LED，白光LED因生產廠的不同，將會造成10~44mA 的正向電流差異。

圖1  六只白光LED的正向電壓與正向電流特性

    為保證可靠性，驅動白光LED的電流必須低于白光LED額定值的要求，最大值一般為30mA。但是從圖2可以看出，當環境溫度升高時所允許的額定電流會降低，例如當溫度達到50℃時電流需限制在20mA以內。通過觀察圖1、圖2不難得出這樣的結論，采用恒壓方式驅動白光LED的方案可靠性較差。另外，用恒定電流驅動白光LED還可以保證亮度和色度的一致性。{{分頁}}

圖2  白光LED額定電流隨環境溫度變化的特性

    圖3所示為常見的白光LED的四種驅動電路，白光LED的正向電壓V_F的差異會因為所采用的穩壓線路不同而對電流的穩定精確度造成不同的影響。圖4顯示了由兩個生產廠中各選三只共六只白光LED的正向電流與正向電壓特性，穩壓器輸出負載曲線與特性曲線的交叉點就是穩壓點。

圖3  白光LED四種常見的電源電路{{分頁}}

圖4  六只白光LED的測試相對穩壓精確度

    圖3（a）中的電路顯示如何使用電壓源變換器與限流電阻來控制白光LED的電流，該做法的優點是可以選用多種電壓穩壓器，同時只需將穩壓器的一端連接到白光LED上；缺點是由于限流電阻所帶來的功率耗損以及白光LED的正向電流沒有被精確控制，因此效率不佳。圖4（a）示出采用該電路驅動六只白光LED 時，六只白光LED的電流變化范圍為14.2~18.4mA，生產廠A的產品的平均亮度比B廠大約高2mA。{{分頁}}

    圖3（b）所示電路實現了對LED電流的控制，其中限流電阻則用來控制各LED間電流的匹配。該電路對于同一生產廠同批次的LED來說匹配精度較高，而對不同生產廠不同批次的LED來說匹配精度較差。圖4（b）示出采用該電路驅動六只白光LED時，六只LED電流的變化范圍為15.4~16.9mA，但是 A廠產品間的差異更小，同時A廠與B廠的平均電流都大約為17.5mA。圖3（b）所示電路的缺點是限流電阻有一定的功率消耗，同時白光LED的電流也無法實現高精度的匹配。

    圖3（c）所示電路則獨立控制每只白光LED的電流而不需使用限流電阻，在這里電流的穩定精確度與匹配度由每個獨立的電流控制器的精確度所決定。采用 MAX1570變換器可達到2%的電流精確度以及0.3%的電流匹配度。圖4（c）示出采用該電路驅動六只白光LED時，白光LED的電流穩定在 17.5mA。取消限流電阻雖然可以節省電路板空間，但在穩壓器與白光LED之間增加了四個連接點。

    圖3（d）所示則為采用電感升壓式變換器來穩定白光LED電流的電路，其中反饋電壓可以將電流檢測電阻的功率損耗降到最低。由于白光LED以串聯的方式進行連接，因此在任何情況下白光LED的電流都能完美地匹配，電流的精確度則由變換器的反饋電壓的精確度決定，不受白光LED正向電壓變化的影響。采用 MAX1848驅動三只白光LED時，效率可達87%。采用MAX1561驅動六只白光LED時，效率可達84%。該電路的優點有；在穩壓器與白光LED 之間只需兩個連接點，同時串聯連接的白光LED也不受所采用升壓變換器的影響。