2 LED正向电压
WLED与其他标准p—n结二极管类似,只有对其施加足够的正向电压时才能导通。当外加电压超过阈值时,正向电流随WLED正向电压的增加而增加。图1给出2种WLED的典型I—V曲线。
由图1可简化分析,对于典型的二极管I—V曲线,电压超过阈值,电流急剧上升。图1(a)中器件的正向电压典型值为3.2 V,此时正向电流为20 mA,在整个工艺和温度范围内正向电压最大值为3.7 V。因此可得出:应用升压型DC/DC转换器才能使用最大输出电压为3~4.2 V的单节锂离子电池正确驱动WLED,然而,事实未必如此。例如,对于WLED电流工字电感为5 mA的应用就无需升压转换器。图l(a)表明,驱动5 mA所需的正向电压约2.9 V,远远低于数据资料中规定的驱动2一体式电感0 mA所需的典型电压。采用3.6 V锂电池驱动2.9 V输出电压无需升压转换器。
WLED的正向电压典型值及最大值适用于不同批次和不同生产工艺的器件。数据资料中提供的I—V曲线通常适用于参数值低于典型值的器件。虽然I—V曲线适用于每款器件,但根据具体测试时器件的正向电压曲线会向左或向右偏移。如果采用相同型号的另一个LED,典型测试条件下正向电压测量值为3功率电感.7 V(最大额定值),20 mA正向电流。该电压要比典型器件的值的电压高0.5 V,因此可得出驱动5 mA WLED需要3.4 V(2.9 V+O.5 V)的最大正向电压。根据应用中不同的截止电压,无需升压转换器驱动这一特定的5mA WLED。利用该技术很容易确定任何应用的最大正向电压。
3 温度变化的影响
有些应用需要WLED在极端温度的苛刻条件下工作。温度变化会影响LED特性,但在低电流和大电流时的影响并不一样。图2为典型WLED数据资料中正向电压随温度的变化曲线。
图2表明.电流较大及正向电压较高时,温度对其影响较大。此外,正向电压随温度的升高而下降。从5 mA曲线可以看出,从室温(25℃)变为最高额定温度(85℃)时正向电压下降约O.1 V。在确定所需的正向电压时应考虑到这一点,但这一影响可忽略不计。如果某项应用需在极低的温度下驱动LED,低输入电压增加正向电压会导致亮度的变暗。
4 超小型LED驱动解决方案
驱动多个WLED的典型解决方案之一是将WLED串联,然后用感应升压转换器或电荷泵驱动串联WLED。该解决方案可以提供较大的WLED电流,需要较高的正向电压。然而,正如先前讨论的,并不是所有WLED驱动器应用电感器厂家都需要升压转换器。对于低电流WLED驱动应用则可采用更简单、成本较低的超小型LED驱动器TPS75105。TPS75105线性电流源具有28 mV超低压降,可驱动4个并联WLED(2个WLED为一组,共2组)。该器件提供4个2%匹配电流路径,用于2个单独的WLED组。该器件采用超小型9焊球,1.5 mm2晶圆芯片级封装(WCSP),使用默认电流输出时无需外部元件,因此可实现令人难以置信的超小型1.5 mm2解决方案。此外,TPS75105是TI提供的最廉价的WLED照明解决方案之一。TPS75105应用电路如图3所示。
乍看起来,采用低压降线性电路来驱动LED似乎不切实际,因为线性稳压器的效率低。然而,LD0的效率往往被误解。LDO的效率完全基于输入电压与输出电压比,因此,驱动WLED的效率相当高。例如,3.6 V锂离子电池驱动3VWLED时驱动效率为83%。图4为锂离子电池供电范围内WLED前向电压取不同值时TPS75105的效率数据,依次为3.4 V、3.3 V、3.2 V、3.1 V、3.0 V、2.9 V。TPS75105的LED驱动效率可媲美于或优于其他的WLED驱动解决方案。
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