LED应用

 LED(发光二极管)用于状态显示和矩阵面板已经很多年了。现在,可选用的LED包括新开发的蓝光和白光LED(广泛用于便携装置)以及普遍存在的绿光、红光和黄光LED。白光LED可做为彩显的理想背景照明。但是,在为LED设计电源时应注意这些新LED器件的固有特性。本文描述新、老LED的特性以及激励它们所需的电源性能。

标准红光,绿光和黄光LED

    使LED工作的最简单方法是把电压源通过一个串联电阻加到LED上。只要工作电压(VB)保持恒定,LED会发射恒定强度的光(虽然光强随环境温度增高会减弱)。可以根据要求改变电阻值来变化光强。

    图1示出5mm直径标准LED的正向电压(VF)与正向电流(IF)的关系。注意,跨接在LED上的压降随正向电流增加。假定单个绿光LED在5V恒定工作电压下具有10mA正向电流,则串联电阻器KV=(5V-VF,10mA)/10mA=300W。如图2所示,典型工作条件下数据手册给出正向电压是2V。像这种商用二极管是用镓-砷化物-磷化物制造的。大多数的设计工作师了解和容易处理它们,这种LED具有如下特点:

    发射的彩光(发射波长)在正向电流、工作电压和环境温度变化时能相对保持恒定。标准绿光LED发射波长为565nm左右,容差只有25nm。因此,几个这样的LED并联工作(图3)不会成问题。其色差是很小的。正向电压的正常变化会导致光强略有变化,但这种差别也是较小的。通常,可以忽略来自同一厂家和同一批号的LED的差别。

    在正向电流接近10mA时正向电压随正向电流有小的变化。红光LED变化大约200mV,其他LED变化400mV左右(见图1)。

    在正向电流低于10mA时,其正向电压比蓝光或白光LED小很多,这样可直接用Li+电池或一个3节NiMH电池对它们供电。

    因此,使标准LED工作的供电成本是相当低的。在LED工作电压大于其最大正向电压时不需要升压变换器或复杂昂贵的电流源。只要应用允许随电池放电所导致光强减弱的容限,LED甚至可直接工作在Li+或3节NiMH电池。

蓝光和白光LED

    长期以来人们无法得到发射蓝光的LED。设计人员只能用已有的红光、绿光和黄光LED。早期的器件实际上不是蓝光LED,而是用蓝光围绕小的白炽灯泡散射。几年前,用纯硅碳(SiC)材料开发出首批“真正的蓝光”LED,但其光效率不高。第二代器件是用钾一氮化物材料,其光效率是第一代蓝光LED的几倍。现在蓝乐LED所用的外延材料是铟-钾-氮化物(InGaN)。在450nm~470nm发射波长范围,InGaN LED光强是钾-氮化物LED的5倍。