电源小白入门学习9——LED特性及恒流驱动电路

电源小白入门学习9——LED特性及恒流驱动电路

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_67907028/article/details/139320553

LED（发光二极管）作为一种半导体器件，具有将电能转换为光能的能力。在电源设计领域，了解LED的工作特性及其恒流驱动电路至关重要。本文将从LED的基本原理出发，深入探讨其工作特性、恒流驱动电路以及调光方式，帮助读者掌握LED应用的关键技术要点。

LED简介

LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是一种半导体器件，具有将电能转换为光能的能力。它是一种固态光源，通过半导体材料的发光效应来产生光。LED通常由多个不同的半导体材料层叠而成，其中包括p型半导体层和n型半导体层，它们之间的结合形成了一个结。

LED的工作原理是当电流通过LED时，电子和正电荷（空穴）结合并在半导体结的附近发生复合。在这个过程中，电子会释放能量，这些能量以光的形式释放出来，产生可见光。

LED的发光颜色取决于所用的半导体材料和制造过程：

• 砷化镓二极管发红光，
• 磷化镓二极管发绿光，
• 碳化硅二极管发黄光，
• 氮化镓二极管发蓝光

因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。按照不同的功能可分为不同的种类：

LED工作特性

LED只能向一个方向导通，叫做正向偏置，具有光电转换效率较高（相比于白炽灯），寿命长，不易破损，开关速度快，可靠性高等优点。同时也存在起始成本高、显色性差、大功率LED效率低、需要做恒流驱动

LED有门限电压，高于门限电压，LED才会导通发光

• 肖特基二极管门限：0.3V-0.6V
• 普通二极管门限：0.5V-0.7V
• 普通LED门限：1.5V-3.5V
• 白光LED门限：3V-4.2V

同时LED还有以下几个特性：

1. LED的光通量与电流有关，但不成正比，增大到一定程度后，随电流增加的量变缓
2. LED是温度敏感器件，结温升高时，光输出量减少，正向压降变低，且也是不成比例的
3. LED具有非线性的伏安特性曲线，流过LED的电流与LED两端电压不成正比
4. LED一致性差，即使是同一批次生产的参数离散性也很大

前三条特性都不是线性的，这就导致了LED在大功率的设计过程中会产生一系列的问题，比如亮度不均匀、发热异常等问题。综上，在大功率的设计场合，或对LED发光亮度有要求的场合，做恒流驱动是很必要的！

典型LED恒流驱动电路

这里就直接用就好了，不做介绍：

LED调光方式

常见的LED调光的方式有三种：

1. 模拟调光：这种方式需要芯片支持，需要单片机能够输出一个模拟电压，使用DAC即可
2. 带滤波器的PWM调光：也叫准模拟调光，会在PWM输入端加一个RC滤波器，但是效果还是不如模拟调光
3. 直接PWM调光：

• 需要注意的是，在PWM信号接入的同时，在LED电流回路增加一个MOS管，是的LED电流回路是随PWM信号的电平变化而开关的，避免在PWM信号频率很高的情况下，芯片内部响应速度跟不上PWM信号而无法调光的情况。
• 同时在使用PWM信号调光的过程中，由于LT3497内部存在一个BOOST电路，会在CAP2引脚上产生一个随着PWM信号变化的电平变化，且变化范围也会很大，造成一个很强的EMI干扰。