LED光源的發光機理簡介

現在隨著LED產業供應連發展成熟，入門門檻低，大量小企業涌入，造成了LED產業過剩，并且由于企業產能利用率低，在市場上肯定競爭不過品牌大廠飛利浦(Philips)、歐司朗(Osram)及GE，這些大廠通過垂直整合或策略聯盟布局，積極占領LED主照明市場。無論是毛利率經過層層剝削或強敵環伺，因而小廠難逃巨大的市場壓力。

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隨著LED的滲透急速增長速度，伴隨著價格戰將在2010年到來，因為LED不同于傳統燈具與光源分開的銷售模式，在這種壓力下，有些企業無法兼顧產品品質與價格競爭力，可能會落入到并購或是被淘汰的命運。

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2010年5月7日-12日，河南省照明學會組織照明及企業家一行赴日考察了日本照明現狀，發現日本的LED照明現狀并不盡如人意。

近年來，在照明領域zui引人關注的事件是半導體照明的興起。20世紀90年代中期，日本日亞化學公司的Nakamura等人經過不懈努力，突破了制造藍光發光二極管（LED）的關鍵技術，并由此開發出以熒光材料覆蓋藍光LED產生白光光源的技術。

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led是LightEmittingDiode(發光二極管)的縮寫。發光二極管是一種新型固態冷光源，LED的zui顯著特點是使用壽命長，光電轉換效能高、抗震性能好、使用方便等優點，在照明系統中的應用越來越廣泛。在同樣照度下，LED燈的電能消耗和壽命比白熾燈和日光燈都有明顯的優勢。

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各種白色發光方法的開發，以及新一代熒光粉的開發，已經使得LED的發光效率大幅提高，目前產業化產品已從45lm/w提高到100lm/w(到2009年，Cree公司的冷白光光效在350mA時已經超過100lm/W，而暖白光也超過75lm/W)，研究水平160lm/w，目標zui高水平期望達200lm/w以上。壽命4萬小時至8萬小時。

一、LED光源的發光機理

與白熾燈或者氣體放電燈的發光原理迥然不同。LED自發性的發光是由于電子與空穴的復合而產生的。

LED是由P型半導體形成的P層和N型半導體形成的N層，以及中間的由雙異質結構成的有源層組成。有源層是發光區，利用外電源向PN結注入電子，在正向偏壓作用下，N區的電子將向正方向擴散，進入有源層，P區的空穴也將向負方向擴散，進入有源層，電子與空穴復合時，將產生自發輻射光，見圖1。LED因其使用的材料不同，其二極管內中電子、空穴所占的能階也有所不同，能階的高低差影響結合后光子的能量而產生不同波長光，也就是不同顏色的光，如紅、橙光、黃、綠、藍或不可見光等。

二、白光LED

白光LED的出現為越來越多的室內室外照明工程提供了白光LED半導體照明。白光LED的光效等都有了長足的進步，白光LED甚至已經開始挑戰傳統光源的地位。

目前獲得白光LED主要有兩個途徑：*個是通過熒光粉轉換得到白光；第二個是把不同顏色的LED芯片封裝到一起，多芯片混合發出白光。對于上述兩種途徑，根據參與混合白光的基色光源的數目，又可分為二基色體系和多基色體系。

熒光粉轉換白光LED

(1)二基色熒光粉轉換白光LED

二基色白光LED是利用藍光LED芯片和YAG熒光粉制成的。一般使用的藍光芯片是InGaN芯片，另外也可以使用AlInGaN芯片。藍光芯片LED配YAG熒光粉方法的優點是：結構簡單，成本較低，制作工藝相對簡單，不過該方法也存在若干缺點，比如藍光LED效率不夠高，致使白光LED效率較低；熒光粉自身存在能量損耗；熒光粉與封裝材料隨著時間老化，導致色溫漂移和壽命縮短等。

(2)三基色熒光粉轉換LED

三基色熒光粉LED能在較高發光效率前提下有效提升LED的顯色性。得到三基色白光LED的zui常用辦法是，利用紫外光LED激發一組可被紫外輻射有效激發的三基色熒光粉。

相對于藍光LED+YAG熒光粉獲取白光的方法，采用紫外LED+三基色熒光粉的方法更易于獲得顏色*的白光，這是因為LED的光色僅僅由熒光粉的配比決定。另外，這種類型的白光LED具有高顯色性，光色和色溫可調，使用高轉換效率的熒光粉可以提高LED的光效。

不過，紫外LED+三基色熒光粉的方法還存在一定的缺陷，比如熒光粉在轉換紫外輻射時效率較低；粉體混合較為困難；封裝材料在紫外光照射下容易老化，壽命較短等。而且目前轉換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體系，這類熒光粉發光穩定性差、光衰較大。

如何制造LCD？

制造一臺LCD比制造一片液晶要復雜得多。制造LCD需要的條件是：

光具有偏振性。（參見太陽鏡面面觀中關于偏振的內容。）

液晶可以傳輸和改變偏振光。

液晶的結構可以依電流而改變。

存在可以導電的透明物質。

LCD設備巧妙地利用了這四個條件。

制造一臺LCD需要兩塊偏振玻璃片。有一種特殊聚合物可以在物體表面制作出細微刻槽，這種聚合物擦在玻璃上沒有偏光膜的一面。刻槽必須與偏光膜同向。接著在一片濾光片上加一層向列相液晶。刻槽會使液晶中*層分子的取向和濾光片的方向相同。接下來再加上第二片玻璃，使其偏光膜的方向和*塊玻璃的偏光膜方向成直角。因此后續每一層向列相分子都會扭曲一個角度，直到zui上面一層和zui下面一層相差90°，從而和偏振玻璃濾光片相吻合。

當光照射在*個濾光片上時，它發生偏振。每一層分子都會將它們接收到的光至下一層。當光穿過液晶的每一層時，相應的分子同時也改變光的偏振面使其符合分子自身方向的角度。當光到達液晶材料的zui遠端時，它的偏振方向和zui后一層分子的角度相同。如果液晶的zui后一層和第二塊偏振玻璃濾光片的方向吻合，光就可以穿過。

如果我們給液晶分子加上電荷，它們的扭曲就會被消除。伸直后的液晶分子改變了光穿過它們的角度，從而使光的方向和頂部偏振濾光片的方向不再匹配。因此，LCD上的這一特定區域便沒有光能夠通過，從而比周圍的區域暗。

LED驅動基礎知識

LED按照應用可以分為照明、背光和顯示三大類別。大多數的LED驅動電路都屬于下列拓撲類型：降壓型、升壓型、降壓-升壓型、SEPIC和反激式拓撲。為了實現更加高效的LED照明，需要有新的拓撲結構來提供解決方案，從反激式拓撲結構轉向諧振半橋拓撲結構，可以充分發揮零電壓開關拓撲結構（ZVS）的優勢。除此之外還有簡易的限流電阻器或線性穩壓器來驅動LED，但是此類方法通常會浪費過多功率。LED照明應用的主要設計挑戰包括以下幾個方面：散熱、高效率、低成本、調光無閃爍、大范圍調光、可靠性、安全性和消除色偏。這些挑戰需要綜合運用適當的電源系統拓撲架構、驅動電路拓撲結構和機械設計才能解決。

表1LED驅動常用拓撲結構圖

不管LED照明系統的輸出功率有多大，LED驅動器電路的選擇都將在很大程度上取決于輸入電壓范圍、LED串本身的累積電壓降、以及足以驅動LED所需的電流。這導致了多種不同的可行LED驅動器拓撲結構，如降壓型、升壓型、降壓-升壓型和SEPIC型、反激式拓撲、諧振半橋拓撲結構。每種拓撲結構都有其優點和缺點。

LED驅動電路相關的設計參數包括輸入電壓范圍、驅動的LED數量、LED電流、隔離、EMI抑制以及效率等。總的看來LED照明設計需要考慮以下幾方面的因素：

輸出功率：涉及LED正向電壓范圍、電流及LED排列方式等

電源：AC-DC電源、DC-DC電源、直接采用AC電源驅動

功能要求：調光要求、調光方式（模擬、數字或多級）、照明控制

其他要求：能效、功率因數、尺寸、成本、故障處理（保護特性）、要遵從的標準及可靠性等

更多考慮因素：機械連接、安裝、維修/替換、壽命周期、物流等

LED照明驅動

LED照明符合節能環保的大趨勢，前景比較明朗，雖然背光、顯示技術發展多年，方案相對成熟，但在市場熱度上不如照明，而且在很多相關消費電子市場（如手機背光）競爭強度大，對成本要求高，價格戰頻發，利潤空間受到較大限制。有人認為也許就在2-3年中，LED照明技術將有突破性進展，市場會大規模啟動。與此同時LED照明的應用不斷拓寬，新的市場不斷涌現。也許大功率路燈、普通照明等市場起步比較慢，但你會發現一些小功率的照明市場在快速發展，比如裝飾照明、便攜產品照明等等。

美國能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固態照明（SSL）規范：

美國能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固態照明（SSL）規范中規定任何功率等級皆須強制提供功率因數校正（PFC）。這標準適用于一系列特定產品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應用的LED驅動器功率因數須大于0.7，而商業應用中則須大于0.9;但是，這標準屬于自愿性標準。歐盟的IEC61000-3-2諧波含量標準中則規定了功率大于25W的照明應用的總諧波失真性能，其zui大限制相當于總諧波失真（THD）《35%，而功率因數（PF）》0.94。

雖然不是所有國家都強制要求照明應用中改善功率因數，但某些應用可能有這方面的要求，如公用事業機構大力推動擁有高功率因數的產品在公用設施中的商業應用，此外，公用事業機構購入/維護街燈時，也可以根據他們的意愿來決定是否要求擁有高功率因數（通常》0.95+）。

美國能源部能源之星近期發布了其集成LED燈（該燈通常要擰入ANSI標準化燈座，與當今市面上的大多數白熾燈類似）提議標準的修訂草案3，其中規定對于功率≤5W的燈泡，對zui小功率因數不作要求，對于功率》5W的燈泡，功率因數必須≥0.70。

LED照明系統拓撲架構選擇：

LED照明系統架構選擇取決于你的設計目標是低成本、高效率還是zui小PCB面積。一般來說，小于25W的LED照明系統不要求進行功率校正，因此可以采取簡單一些的拓撲架構，如PSR或Buck拓撲。25W-100W的LED照明應用要求進行功率校正，因此一般采用單級PFC、準諧振（QR）PWM或反激式拓撲。100W以上LED照明應用一般采用效率更高的LLC拓撲和PFC。從效率角度來看，LLC和QR性能更好;而PSR方案無需次級反饋，設計簡單，尺寸也比其它方案小。”

就DC-DC解決方案而言，其中，標準降壓型轉換器是zui簡單和zui容易實現的方案，升壓型和降壓-升壓型轉換器次之，而SEPIC型轉換器則zui難實現，這是因為它采用了復雜的磁性設計原理，而且需要設計者擁有高超的開關模式電源設計專長。終端產品的應用決定LED的拓撲結構，然后再根據LED的拓撲結構和輸入電源再合理選擇Buck、Boost、SEPIC（較少用）、或Buck-Boost結構。“一般來說，25W以下選用Buck的較多。更大功率的則傾向于選擇Boost結構。效率的話兩者一般都可以做到85%以上，小功率的LED燈盡量采用集成度高的方案。大功率的方案要選用技術集成度高的產品。

LED背光驅動系統的基本結構

LED背光在手機、數碼相機、PowerDVD等小尺寸屏上的應用已經非常成熟，近幾年也不會有很高的年復合增長率。隨著LED光通量的提高、成本的降低以及LED具有的綠色環保（CCFL背光含汞）、色域范圍廣、可進行局部調光等特性，符合目前LCDTV高清節能的發展需求。因此背光的增長點將在筆記本、液晶電視等中大尺寸屏上的應用。　

圖3LED背光驅動系統的基本結構

移動手持等顯示產品背光LED驅動IC的選擇，按LCD的面積來設定需要LED點光源的個數;按LED的N串N并的點亮方式來選擇不同工作原理、不同輸出能力的LED驅動IC;1.8英寸～3.5英寸手機用LCM其LED點光源是2顆～4顆LED;3.5英寸～8.0英寸MP3、MP4、PDP、GPS、PND、DPF用LCM其LED點光源是6顆～28顆LED;12.1英寸～15.4英寸筆記本電腦用LCM其LED點光源是48顆～60顆、60顆～72顆LED;手機有RF怕干擾，因此大多數不選用以電感器為電能儲存器的DC/DCBoost;沒有RF的消費電子產品，大多選用DC/DCBoost，因其能輸出較高電壓和有較高效率。常用LED驅動IC的有電荷泵（ChargePump）、恒流源（Constantcurrent）、電感升壓開關穩壓器（DC/DCBoost）。下面是移動手持顯示產品背光驅動IC的選擇表。

LED顯示屏系統的基本結構

LED顯示屏作為一項高科技產品引起了人們的高度重視，采用計算機控制，將光、電融為一體的智能全彩顯示屏已經在廣泛領域得到應用。其像素點采用LED發光二極管，將許多發光二極管以點陣方式排列起來，構成LED陣列，進而構成LED屏幕。通過不同的LED驅動方式，可得到不同效果的圖像。因此LED驅動芯片的優劣，對LED顯示屏的顯示質量起著重要的作用。LED驅動芯片可分為通用芯片和芯片。通用芯片一般用于LED顯示屏的低端產品，如戶內的單、雙色屏等。

圖4LED顯示屏系統的基本結構

目前，LED顯示屏驅動芯片生產廠家主要有TOSHIBA（東芝）、TI（美國德州儀器公司）、SONY（索尼）、MBI（聚積科技）、SITI（點晶科技）等。在國內LED顯示屏行業，這幾家的芯片都有應用。

由于LED是電流特性器件，即在飽和導通的前提下，其亮度隨著電流大小的變化而變化，不隨著其兩端電壓的變化而變化。芯片的zui大特點是提供恒流源輸出，保證LED的穩定驅動，消除LED的閃爍現象。具有輸出電流大、恒流等特點，適用于要求大電流、高畫質的場合，如戶外全彩屏、室內全彩屏等。

LED顯示屏的驅動一般是多通道恒流源（目前多數為16通道）再加上灰度控制等功能，IC上不集成DC/DC等電源模塊，而在背光和照明驅動中，通道數會少一些，而且DC/DC轉換模塊通常是IC的一部分。LED顯示屏非常注重屏的刷新速度和圖像表現能力，高匹配度、高刷新率和高分辨率成為判斷一個LED顯示屏性能優劣的重要指標。這要求LED顯示屏驅動IC通道間電流的高*性、高速的通信接口速率以及恒流響應速度。顯示屏驅動的技術著重于LED灰階線性度及快速的輸出響應。背光廠則采用多并多串的架構使得需要的操作電壓高達50V～60V，這會使驅動IC所需要的工藝技術提高，在串高電壓后每個LED的VF的差異度便需要列入考慮，這對整體的電源效率及定電流（ConstantCurrent）控制會有很大的影響。

LED調光三技術-模擬、PWM和TRIAC

LED調光解決方案及規范一直在不斷變化，直到現在還未固定下來，所以現在市場上存在PWM、模擬及可控硅（TRAIC）三種調光方案。

PWM和模擬方法是其中較簡單的，但需要構建調光基礎架構和新的調光控制器。模擬調光方案的缺點是，LED電流的調節范圍局限在某個zui大值至該zui大值的約10%之間（10:1調光范圍）。由于LED的色譜與電流有關，因此這種方法并不適合于某些應用。PWM調光方案則是以某種快至足以掩蓋視覺閃爍的速率（通常高于100MHz）在零電流和zui大LED電流之間進行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而可實現高達3000:1的調光范圍（僅受限于zui小占空比）。由于LED電流要么處于zui大值，要么被關斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時發生LED色偏的優點，而在采用模擬調光時這種LED色偏現象是很常見的。

關于TRIAC，說法不一：

TRIAC調光是業內非常熱的一個話題，zui初，TRIAC調光器是為白熾燈而設計的，但大多數用戶希望相同的TRIAC調光器也能對替代的LED燈進行調光。

觀點一：飛兆半導體公司高壓IC產品行銷SangCheolHer表示看好TRIAC調光方案的市場前景，可控硅（TRIAC，2線調光）將成為非常流行的解決方案，因為這種技術可以*使用傳統的系統而不需任何改變。而且，它還能夠擴展為3線調光，以避免出現與低功率因數值相關的缺陷。”

觀點二：Cytech產品及設計部工程師徐瑞包認為調制方式的選擇不應該決定于LED的功率。而應決定于終端產品的應用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會選用PWM的調光方式，顏色*性好，亮度級別高。但是對于一般的家用照明或者商業照明，模擬調光或者TRIAC也可以選擇，不過會產生色偏，并且調光的級別會很低。”TonyArmstrong也指出，zui終用戶所采用的調光方法在很大程度上將由LED本身的zui終用途來決定。例如，在LED用于給顯示器提供背面照明的汽車信息系統中，環境照明的亮度變化范圍是非常寬的，既有陽光充足時的無比明亮，也有無月之夜的漆黑一片，可謂千差萬別。由于人眼對于環境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要3000:1的寬調光范圍。這將要求LED驅動器電路采用PWM調光方法。不過，他補充道：“在LED街燈中，由于這種燈常常要么處于接通狀態要么處于關斷狀態，因而只需要一個有限的調光范圍即可。在這種場合中，僅需采用一種簡單的模擬調光法便能滿足要求。”

觀點三：安森美半導體中國區高級應用鄭宗前認為市場上TRIAC調光器的應用方案應該只是過渡性的，長遠來說，應該會用PWM調光。主要的三點決定性因素為：1）用PWM調光從零到zui光，都不會有閃爍的現象。2）性能會更好。因為調光輸出功率采用了功率因數校正電路，這是配合對燈光采用功率因數有強制性的要求，雖然一般從25W開始有這要求，但美國要求燈光從零瓦起已需強制性功率因數校正電路。如采用TRAIC調光將犧牲功率因數和增加了電路的復雜性。因此，采用PWM調光可以提供性能的選擇，也是未來的趨勢。3）成本會更好。用PWM調整占空比，不需要太多額外的控制電路成本。”英飛凌科技有限公司電源管理業務部產品市場總監AlexanderSommer也表示看好PWM調光方案前景，他說：“與模擬調光方法相比，LED的PWM調光方法有以下優點：1）效率更高;2）不管調光程度有多大，允許LED一直在優化的和恒定的電流下工組;3）在整個調光范圍內LED顏色色調保持*（顏色色調像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化）。”

為了在連續調光時實現無閃爍，大多數客戶喜歡選擇PWM調光，因為它可提供更大的調光范圍和更好的線性度。取決于你正在使用的調光頻率，閃爍現象可以降到zui小。模擬調光更容易實現，因為它只需要一個DC電壓就可以無閃爍地對LED進行調光。對于由多個LED構成的大功率照明應用，確保每個LED具有均勻的亮度且不產生任何閃爍也成為了主要的設計障礙，但PWM方法很容易解決調光時的閃爍問題。

如前所述，小于25W的LED照明應用主要是替換標準白熾燈和鹵素燈。在這一功率范圍上，zui可能的一個應用就是替代由基于TRIAC（雙向可控硅）的逐步削減入墻式調光器控制的白熾燈或節能燈。目前市場上有前沿和后沿削減調光器，這為整體兼容性帶來了挑戰，因為從EMI的角度來看TRIAC調光是很差的。

“對于要求性價比的非調光應用，使用像英飛凌NCP6561這樣的DCMPFC的單級PFC反激拓撲是一個合適的選擇。”英飛凌科技有限公司電源管理業務部產品市場總監AlexanderSommer認為，“25W及以上功率范圍LED照明應用面向更多的專業市場。調光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數字照明控制（如DALI或無線解決方案）允許對調光水平進行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調光和占空比感應。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調光控制器。”。

Led驅動技術發展現狀分析

觀點一：目前LED驅動在室內照明上的難點主要在與市電兼容和散熱方面

目前LED驅動在室內照明上的難點，主要在與市電兼容和散熱方面：在路燈方面主要是高低溫可靠性，在背光驅動方面主要是效率和電流穩定性。當然其他綜合性能也很重要。--金宇杰（恩智浦半導體大中華區多重市場產品部市場總監金宇杰）

觀點二：為了保護LED照明的優勢，LED驅動必須可靠、高效、安全（能夠承受多種故障條件）、低成本，并且還要能夠易于實現。

為了保護LED照明的優勢，LED驅動必須可靠、高效、安全（能夠承受多種故障條件）、低成本，并且還要能夠易于實現。另外，LED燈具設計中，物理設計也非常重要，特別是在形狀和適應性方面。另外，LED燈具的散熱能力也非常重要，需要良好地處理散熱，保證LED及LED驅動器的高可靠性。而針對不同的LED照明應用，首先需要選擇恰當的驅動電路拓撲結構，如功率小于100W的中低功率LED照明應用*反激拓撲結構，而為了提供更高能效，諧振半橋雙電感加單電容（HBLLC）則是*的拓撲結構。此外，還要注意產品目標市場的能效規范問題。若有需要，還要考慮功率因數校正（PFC），提供相應的LED驅動解決方案。安森美半導體提供各種高能效的方案，滿足LED燈具驅動設計所需。--蔣家亮：（安森美半導體亞太區電源管理部市場推廣蔣家亮）

觀點三：LED驅動器的發展面臨兩大技術障礙：散熱和尺寸

LED驅動器的發展面臨兩大技術障礙：散熱：LED在工作時溫度會升高，因此LED應用需要使用不會加重散熱問題的高能效電源。尺寸：將電源順利裝入LED燈座是一個持續的挑戰。PI的LED驅動器IC能效*且高度集成，因此可使設計師輕松克服上述兩方面的挑戰。--PI公司市場營銷部副總裁DougBailey

觀點四：LED驅動IC的技術難點是高恒流精度、Vin的寬電壓范圍、晶圓片的高壓工藝、芯片內置MOS的散熱。

LED驅動IC的技術難點是高恒流精度、Vin的寬電壓范圍、晶圓片的高壓工藝、芯片內置MOS的散熱。隨著大批歐美*集成電路公司有多年設計經驗的海歸人員回國效忠，本土集成電路公司設計的電源芯片水平已*接近國外同類水平，并具有很好的性價比和競爭能力;目前國外公司的LED驅動IC在耐壓方面還占有一定的優勢，本土IC還需加倍努力。--華潤矽威科技有限公司的市場部顏重光

觀點五：在圖像和背光方面需要非常高的色彩*性，這是我們研究的重點，顏色的*性是我們需要的結果，反之并不是必須要關心電流誤差。

LED驅動在不同的應用需求有很大的不同，我們是針對性的來研究每一個LED應用領域，在圖像和背光方面需要非常高的色彩*性，這是我們研究的重點，我們總是責怪恒流精度和散熱問題這是不對的。顏色的*性是我們需要的結果，反之并不是必須要關心電流誤差。

白色led背光源及驅動電路設計分析

近幾年，業界開始大量采用LED替代CCFL和EL作為LCD的背光(背景光照明的簡稱)，與CCFL、EL相比．LED具有如下優點：

1)可使LCD色彩更逼真，采用LED背光可以提供130％的NTSC色階，而CCFL僅為70％。色階的擴充使LCD影像色度更飽和、更逼真；

2)可使LCD厚度更薄，在18英寸LCD模塊中，LED背光厚度為4mm～6mm，CCFL為8mm～12nm；

3)壽命長，可達5萬小時；

4）符合環保要求，LED不含汞，

5）與EL背光相比，LED背光不會產生于擾。因此，LED背光廣泛用于PC、TV、汽車音響、手機、通信設備、個人數字助理(PDA)和手表等領域，它已成為LCD背光市場的主導產品。

2002年LED的市場需求量占背光市場總需求量的60％左右，目前，有綠、紅、藍和白色LED作為LCD的背光，由于價格因素，綠色LED居主流，約占LED背光產品的80％，它們的額定電流為2mA～20mA，亮度為600mcd。由于白色LED的成本較高，目前主要用于彩屏手機和彩屏PDA的背光以及汽車儀表的照明。

白色LED的發光機理及特性

1發光機理

單芯片白色LED是一種含InGaN活性層的CaN發光二極管，它主要有兩種發光機理：一種是結合藍色LED和黃磷，通過藍光和磷發射的黃光的混合產生白光；另一種是通過紫外光LED和紅、藍、綠磷的組合產生白光。

2特性

白色LED的主要特性有：正向壓降為3．5V；發光效率大于20lm／W，優于白熾燈泡，次于熒光燈(601m／W～100lm／W)，2004年，發光效率可提高到60lm／w，接近熒光燈水平，從而可大量用于照明市場；光通量為231m；封裝尺寸小。Nichia公司于2003年推出SMD型白色LED，型號為NSCW215，它是一種側視SMD型白色LED，高度為0．8/1mm，電流為20mA時，亮度達600mcd。ToyodaGosei公司推出SMD型白色LED，尺寸為3．2mm×2．8mm，型號為TGwhite，電流為20mA時，亮度達100mcd，發光效率為4．5lm／W～5lmW。

citizen公司采用Nichia公司的白色LED裸片開發出迄今為止世界上zui小的白色LED，其厚度為0．55mm。Nichia公司的非SMD型白色LED的尺寸為11．2mm(寬)×7．2mm(長)×6mm(高)，壽命長，達5萬小時以上。白色LED在照明市場上的應用前景誘人，為此，世界各國LED廠商加緊開發大功率白色LED，如Nichia公司開發出大功率InGaNLED，功率達1W～2W，是現有LED的10倍。美國加州大學固態發光及顯示中心計劃在2007年前開發出發光效率為200lm／W的白色LED。

3白色LED驅動電路

目前，白色LED主要用于彩屏手機和彩屏PDA，一個彩屏LCD的均勻背光需要3個～4個或更多的白色LED，智能手機可能需要6個或更多的白色LED。由于白色LED需求的增多。有力地推動了白色LED驅動器市場的增長。據Linear公司電源事業部產品營銷TonyArmstrong估計："2003年手機出貨量將超過4億部。其中至少有60％～70％是彩屏手機，此外。還將有1000部彩屏PDA，市場將有幾億塊白色LED驅動器的需求"，由于白色LED的正向壓降為3．5V，當單節鋰電池相近，因此，需要一個升壓轉換器來解決白色LED的正向電壓問題。

目前，升壓有兩種解決方案：一是電荷泵方式(開關電容器)，其優點是占用面積小，但效率低，國家半導體公司推出的白色LED驅動器采用這種開關電容，該公司認為，如果采用升壓轉換器，當驅動器處于斷電狀態時就會有漏電流；二是電感開關升壓方式，其優點是效率高，但占用面積大。

目前，大多數白色LED驅動器廠商都采用電感開關升壓方式，如Catalyst公司的CAT32型白色LED驅動器，它工作在1．2MHz的固定頻率上，它可增強低電壓電池的電壓，并自動調整驅動電流，zui多可支持4個串聯在一起的白色LED。該公司正在開發比CAT32更*的白色LED驅動器，它可通過MPU對電流進行控制，并集成了無源元件，從而節約了成本。Linear公司推出片上集成肖特基二極管的白色LED驅動器，這樣，驅動電路只需兩個外部電容器、一個電阻器和一個電感器。而一般白色LED驅動器是集成MOSFET。

白色LED驅動電路由白色LED驅動器和外圍電路(包含晶體管、二極管、電感器、電容器和電阻器等)組成。驅動白色LED需要一個恒流源，電流一般為15mA～20mA。LED的亮度依賴于其正向電流，所以多個白色LED串聯使用，可保證流過每個白色LED的電流都相同。正向編置的4個串聯白色LED需14V電壓，該電壓通過升壓穩壓器來提升單節鋰電池(2．7V～4．2V)故稱工作電壓來獲得。

例如一種單節鋰電池(2．7V～4．2V)供電的高效率白色LED驅動電路。選用的SP6682是一塊標準的穩壓充電泵電路。它含有一個內部500kHz振蕩器，用以正常驅動充電泵電容器，使輸人電壓提高一倍。將相關電阻兩端的電壓與SP6682的0．3V參數電壓比較，該驅動電路的效率達87%。通常，市售的集成升壓穩壓器以1．24V帶隙電壓作為反饋參考電壓，將使相關電阻兩端產生1．24V的壓降。從而使轉換效率降低7％。SP6682的0．3V參考電壓遠低于1．24V，而效率的降低與參考電壓成正比。MOSFET具有很小的導通電阻和很高的開關速度，這些參數優于其他集成開關。MOSFET的擊穿電壓會限制zui大輸出電壓，通過調節該電壓以驅動所需幾個白色LED的系統。在SP6682的啟動引腳6上加一個PWM信號，可使穩壓器關閉和重新啟動，可以精確地控制白色LED的亮度。

雙節鋰電池(6V～8．4V)供電的白色LED驅動電路可以選用的白色LED驅動器，比如TI公司的TPS61042就是一塊適合雙節鋰電池供電的白色LED驅動器，但TPS61042的輸入電壓僅為1．8V～6V，只要巧妙地將TPS61042的輸入電壓與功率級分開，就能使TPS61042驅動白色LED。將系統3．3V電壓接到驅動器的引腳VIN上，驅動器的功率級輸入直接連接到雙節鋰電池上。通常，功率級可連接到低于可需輸出電壓的任何電壓輸出端。由于升壓拓撲，功率級的輸入電壓必須低于輸出電壓，或者電感器和二極管直接將輸入電壓傳送到輸出端。引腳SW上的允許zui大電壓為28V，限制了功率級的zui大輸入電壓。相關的驅動電路表明，輸入電壓越高，效率也越高。所以，驅動電路可以*不受其輸入電壓范圍的限制，并能有效地節約系統成本和板極空間，還提高了效率。

對于單節1．5V電池白色LED驅動電路，采用的是TI公司的SN74AUClGl4或Fairchild公司的NC7SPl4單柵施密特倒相器。只要施密特觸發器輸出高電平脈沖持續3μs，就可導致大約65mA的峰值電感器電流，并使白色LED產生*亮度的白光。即使電池電壓小到500mV，相應的33mA峰值電流仍可使白色LED發出足夠亮的白光。在室溫下，這種測試電路僅需650mV的電壓就可啟動。

由此可見，要根據需要對不同尺寸的LCD和不同電池的電壓應采取不同的白色LED驅動電路。這樣才是zui節能的驅動電路。

簡介相關的英飛凌LED驅動器系列

英飛凌科技股份公司宣布推出新的低成本線性LED驅動器系列，樹立行業性價比基準，進一步壯大其高能效照明IC產品的陣容。全新推出的BCR320和BCR420產品系列可滿足市場對節能環保發光二極管（LED）照明解決方案的急劇增長的需求。額定電流為150毫安至200毫安的LED驅動器經過專門設計適用于驅動0.5瓦LED，具備負溫度系數，可延長LED的使用壽命，同時具備一個脈寬調制（PWM）信號的數字接口，實現亮度調節。

不久前剛剛問世了能效更高的0.5WLED，英飛凌的0.5WLED驅動有望得到更廣泛的應用。然而，目前用于實現LED電流偏置的電阻器解決方案有巨大的缺陷，例如不均勻的光輸出，以及LED使用壽命縮短等。另外，開關模式驅動器無法滿足半瓦LED產品的價位要求，并且增加了組件數量和提高了驅動電路的復雜性。

全新推出的BCR320和BCR420LED驅動器經過專門設計克服了所有這些不足，為半瓦LED產品提供了一個成本極低、外形小巧和簡單易用的解決方案。

采用這兩種器件進行產品設計，可避免使用電感器、電容器和續流二極管，因而可降低成本，大幅縮小占板空間。無需使用電解電容器還可延長LED產品的使用壽命。

BCR320系列和BCR420系列LED驅動器的技術說明　

BCR320產品經過專門設計，峰值輸出電流高達300毫安。為實現連續運行，建議zui大標稱電流為250毫安。盡管這種器件的內部擊穿電壓的典型值為20伏，但它的工作電壓可達24伏或者更高，因為它是與LED串聯的。

BCR320主要適用于一般照明、建筑照明和情調照明等應用。另一個快速增長的市場是商店照明，在門店中，0.5瓦LED是*產品，因為它可確保光線更加柔和。BCR320器件具備負溫度系數，這意味著，在溫度升高的情況下，電流會以0.2%/K的斜率降低。BCR320U型號和BCR321U型號采用極小的SC-74封裝（2.9毫米x2.5毫米x1.1毫米），功耗為1瓦。BCR320P型號和BCR321P型號采用SOT-223封裝（6.5毫米x7.0毫米x1.6毫米），功耗為2瓦。BCR321U型號和BCR321P型號提供一個邏輯電平輸入端口，用于亮度調節。

相對于BCR320而言，BCR420系列具備更高的內部擊穿電壓和較低的輸出電流。BCR420的內部擊穿電壓的典型值為50伏，標準輸出電流為150毫安。該系列LED驅動器適用的應用與BCR320類似，zui大驅動電流為150毫安。此外，該系列器件目前正在申請AECQ101認證，旨在獲得應用于汽車產品的資格。BCR420和BCR421都采用SC-74封裝。BCR421型號配備了一個微控制器接口，用于亮度調節。

目前BCR320U和BCR420ULED驅動器已投入量產。BCR320P和BCR321P預計將于2010年*季度實現量產。