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LED光源的发光机理简介

现在随着LED产业供应连发展成熟，入门门槛低，大量小企业涌入，造成了LED产业过剩，并且由于企业产能利用率低，在市场上肯定竞争不过品牌大厂飞利浦(Philips)、欧司朗(Osram)及GE，这些大厂通过垂直整合或策略联盟布局，积极占领LED主照明市场。无论是毛利率经过层层剥削或强敌环伺，因而小厂难逃巨大的市场压力。

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中国具有丰富的有色金属资源，镓、铟储量丰富，占世界储量的70%-80%，这使我国发展半导体照明产业具有资源上的优势。到2010年，整个中国LED产业产值将超过1500亿元。日本则早在2002年耗费50亿日元推行白光照明，整个计划的财政预算为60亿日元。

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随着LED的渗透急速增长速度，伴随着价格战将在2010年到来，因为LED不同于传统灯具与光源分开的销售模式，在这种压力下，有些企业无法兼顾产品品质与价格竞争力，可能会落入到并购或是被淘汰的命运。

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2010年5月7日-12日，河南省照明学会组织照明及企业家一行赴日考察了日本照明现状，发现日本的LED照明现状并不尽如人意。

近年来，在照明领域zui引人关注的事件是半导体照明的兴起。20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管（LED）的关键技术，并由此开发出以荧光材料覆盖蓝光LED产生白源的技术。

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led是LightEmittingDiode(发光二极管)的缩写。发光二极管是一种新型固态冷光源，LED的zui显著特点是使用寿命长，光电转换效能高、抗震性能好、使用方便等优点，在照明系统中的应用越来越广泛。在同样照度下，LED灯的电能消耗和寿命比白炽灯和日光灯都有明显的优势。

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各种白色发光方法的开发，以及新一代荧光粉的开发，已经使得LED的发光效率大幅提高，目前产业化产品已从45lm/w提高到100lm/w(到2009年，Cree公司的冷白效在350mA时已经超过100lm/W，而暖白光也超过75lm/W)，研究水平160lm/w，目标zui高水平期望达200lm/w以上。寿命4万小时至8万小时。

一、LED光源的发光机理

与白炽灯或者气体放电灯的发光原理迥然不同。LED自发性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。

LED是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层，以及中间的由双异质结构成的有源层组成。有源层是发光区，利用外电源向PN结注入电子，在正向偏压作用下，N区的电子将向正方向扩散，进入有源层，P区的空穴也将向负方向扩散，进入有源层，电子与空穴复合时，将产生自发辐射光，见图1。LED因其使用的材料不同，其二极管内中电子、空穴所占的能阶也有所不同，能阶的高低差影响结合后光子的能量而产生不同波长光，也就是不同颜色的光，如红、橙光、黄、绿、蓝或不可见光等。

二、白光LED

白光LED的出现为越来越多的室内室外照明工程提供了白光LED半导体照明。白光LED的光效等都有了长足的进步，白光LED甚至已经开始挑战传统光源的地位。

目前获得白光LED主要有两个途径：*个是通过荧光粉转换得到白光；第二个是把不同颜色的LED芯片封装到一起，多芯片混合发出白光。对于上述两种途径，根据参与混合白光的基色光源的数目，又可分为二基色体系和多基色体系。

荧光粉转换白光LED

(1)二基色荧光粉转换白光LED

二基色白光LED是利用蓝光LED芯片和YAG荧光粉制成的。一般使用的蓝光芯片是InGaN芯片，另外也可以使用AlInGaN芯片。蓝光芯片LED配YAG荧光粉方法的优点是：结构简单，成本较低，制作工艺相对简单，不过该方法也存在若干缺点，比如蓝光LED效率不够高，致使白光LED效率较低；荧光粉自身存在能量损耗；荧光粉与封装材料随着时间老化，导致色温漂移和寿命缩短等。

(2)三基色荧光粉转换LED

三基色荧光粉LED能在较高发光效率前提下有效提升LED的显色性。得到三基色白光LED的zui常用办法是，利用紫外光LED激发一组可被紫外辐射有效激发的三基色荧光粉。

相对于蓝光LED+YAG荧光粉获取白光的方法，采用紫外LED+三基色荧光粉的方法更易于获得颜色*的白光，这是因为LED的光色仅仅由荧光粉的配比决定。另外，这种类型的白光LED具有高显色性，光色和色温可调，使用高转换效率的荧光粉可以提高LED的光效。

不过，紫外LED+三基色荧光粉的方法还存在一定的缺陷，比如荧光粉在转换紫外辐射时效率较低；粉体混合较为困难；封装材料在紫外光照射下容易老化，寿命较短等。而且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大。

如何制造LCD？

制造一台LCD比制造一片液晶要复杂得多。制造LCD需要的条件是：

光具有偏振性。（参见太阳镜面面观中关于偏振的内容。）

液晶可以传输和改变偏振光。

液晶的结构可以依电流而改变。

存在可以导电的透明物质。

LCD设备巧妙地利用了这四个条件。

制造一台LCD需要两块偏振玻璃片。有一种特殊聚合物可以在物体表面制作出细微刻槽，这种聚合物擦在玻璃上没有偏光膜的一面。刻槽必须与偏光膜同向。接着在一片滤光片上加一层向列相液晶。刻槽会使液晶中*层分子的取向和滤光片的方向相同。接下来再加上第二片玻璃，使其偏光膜的方向和*块玻璃的偏光膜方向成直角。因此后续每一层向列相分子都会扭曲一个角度，直到zui上面一层和zui下面一层相差90°，从而和偏振玻璃滤光片相吻合。

当光照射在*个滤光片上时，它发生偏振。每一层分子都会将它们接收到的光至下一层。当光穿过液晶的每一层时，相应的分子同时也改变光的偏振面使其符合分子自身方向的角度。当光到达液晶材料的zui远端时，它的偏振方向和zui后一层分子的角度相同。如果液晶的zui后一层和第二块偏振玻璃滤光片的方向吻合，光就可以穿过。

如果我们给液晶分子加上电荷，它们的扭曲就会被消除。伸直后的液晶分子改变了光穿过它们的角度，从而使光的方向和顶部偏振滤光片的方向不再匹配。因此，LCD上的这一特定区域便没有光能够通过，从而比周围的区域暗。

LED驱动基础知识

LED按照应用可以分为照明、背光和显示三大类别。大多数的LED驱动电路都属于下列拓扑类型：降压型、升压型、降压-升压型、SEPIC和反激式拓扑。为了实现更加高效的LED照明，需要有新的拓扑结构来提供解决方案，从反激式拓扑结构转向谐振半桥拓扑结构，可以充分发挥零电压开关拓扑结构（ZVS）的优势。除此之外还有简易的限流电阻器或线性稳压器来驱动LED，但是此类方法通常会浪费过多功率。LED照明应用的主要设计挑战包括以下几个方面：散热、高效率、低成本、调光无闪烁、大范围调光、可靠性、安全性和消除色偏。这些挑战需要综合运用适当的电源系统拓扑架构、驱动电路拓扑结构和机械设计才能解决。

表1LED驱动常用拓扑结构图

不管LED照明系统的输出功率有多大，LED驱动器电路的选择都将在很大程度上取决于输入电压范围、LED串本身的累积电压降、以及足以驱动LED所需的电流。这导致了多种不同的可行LED驱动器拓扑结构，如降压型、升压型、降压-升压型和SEPIC型、反激式拓扑、谐振半桥拓扑结构。每种拓扑结构都有其优点和缺点。

LED驱动电路相关的设计参数包括输入电压范围、驱动的LED数量、LED电流、隔离、EMI抑制以及效率等。总的看来LED照明设计需要考虑以下几方面的因素：

输出功率：涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等

电源：AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动

功能要求：调光要求、调光方式（模拟、数字或多级）、照明控制

其他要求：能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理（保护特性）、要遵从的标准及可靠性等

更多考虑因素：机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等

LED照明驱动

LED照明符合节能环保的大趋势，前景比较明朗，虽然背光、显示技术发展多年，方案相对成熟，但在市场热度上不如照明，而且在很多相关消费电子市场（如手机背光）竞争强度大，对成本要求高，价格战频发，利润空间受到较大限制。有人认为也许就在2-3年中，LED照明技术将有突破性进展，市场会大规模启动。与此同时LED照明的应用不断拓宽，新的市场不断涌现。也许大功率路灯、普通照明等市场起步比较慢，但你会发现一些小功率的照明市场在快速发展，比如装饰照明、便携产品照明等等。

美国能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固态照明（SSL）规范：

美国能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固态照明（SSL）规范中规定任何功率等级皆须强制提供功率因数校正（PFC）。这标准适用于一系列特定产品，如嵌灯、橱柜灯及台灯，其中，住宅应用的LED驱动器功率因数须大于0.7，而商业应用中则须大于0.9;但是，这标准属于自愿性标准。欧盟的IEC61000-3-2谐波含量标准中则规定了功率大于25W的照明应用的总谐波失真性能，其zui大限制相当于总谐波失真（THD）《35%，而功率因数（PF）》0.94。

虽然不是所有国家都强制要求照明应用中改善功率因数，但某些应用可能有这方面的要求，如公用事业机构大力推动拥有高功率因数的产品在公用设施中的商业应用，此外，公用事业机构购入/维护街灯时，也可以根据他们的意愿来决定是否要求拥有高功率因数（通常》0.95+）。

美国能源部能源之星近期发布了其集成LED灯（该灯通常要拧入ANSI标准化灯座，与当今市面上的大多数白炽灯类似）提议标准的修订草案3，其中规定对于功率≤5W的灯泡，对zui小功率因数不作要求，对于功率》5W的灯泡，功率因数必须≥0.70。

LED照明系统拓扑架构选择：

LED照明系统架构选择取决于你的设计目标是低成本、高效率还是zui小PCB面积。一般来说，小于25W的LED照明系统不要求进行功率校正，因此可以采取简单一些的拓扑架构，如PSR或Buck拓扑。25W-100W的LED照明应用要求进行功率校正，因此一般采用单级PFC、准谐振（QR）PWM或反激式拓扑。100W以上LED照明应用一般采用效率更高的LLC拓扑和PFC。从效率角度来看，LLC和QR性能更好;而PSR方案无需次级反馈，设计简单，尺寸也比其它方案小。”

就DC-DC解决方案而言，其中，标准降压型转换器是zui简单和zui容易实现的方案，升压型和降压-升压型转换器次之，而SEPIC型转换器则zui难实现，这是因为它采用了复杂的磁性设计原理，而且需要设计者拥有高超的开关模式电源设计专长。终端产品的应用决定LED的拓扑结构，然后再根据LED的拓扑结构和输入电源再合理选择Buck、Boost、SEPIC（较少用）、或Buck-Boost结构。“一般来说，25W以下选用Buck的较多。更大功率的则倾向于选择Boost结构。效率的话两者一般都可以做到85%以上，小功率的LED灯尽量采用集成度高的方案。大功率的方案要选用技术集成度高的产品。

LED背光驱动系统的基本结构

LED背光在手机、数码相机、PowerDVD等小尺寸屏上的应用已经非常成熟，近几年也不会有很高的年复合增长率。随着LED光通量的提高、成本的降低以及LED具有的绿色环保（CCFL背光含汞）、色域范围广、可进行局部调光等特性，符合目前LCDTV高清节能的发展需求。因此背光的增长点将在笔记本、液晶电视等中大尺寸屏上的应用。　

图3LED背光驱动系统的基本结构

移动手持等显示产品背光LED驱动IC的选择，按LCD的面积来设定需要LED点光源的个数;按LED的N串N并的点亮方式来选择不同工作原理、不同输出能力的LED驱动IC;1.8英寸～3.5英寸手机用LCM其LED点光源是2颗～4颗LED;3.5英寸～8.0英寸MP3、MP4、PDP、GPS、PND、DPF用LCM其LED点光源是6颗～28颗LED;12.1英寸～15.4英寸笔记本电脑用LCM其LED点光源是48颗～60颗、60颗～72颗LED;手机有RF怕干扰，因此大多数不选用以电感器为电能储存器的DC/DCBoost;没有RF的消费电子产品，大多选用DC/DCBoost，因其能输出较高电压和有较高效率。常用LED驱动IC的有电荷泵（ChargePump）、恒流源（Constantcurrent）、电感升压开关稳压器（DC/DCBoost）。下面是移动手持显示产品背光驱动IC的选择表。

LED显示屏系统的基本结构

LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视，采用计算机控制，将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管，将许多发光二极管以点阵方式排列起来，构成LED阵列，进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式，可得到不同效果的图像。因此LED驱动芯片的优劣，对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。LED驱动芯片可分为通用芯片和芯片。通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。

图4LED显示屏系统的基本结构

目前，LED显示屏驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA（东芝）、TI（美国德州仪器公司）、SONY（索尼）、MBI（聚积科技）、SITI（点晶科技）等。在国内LED显示屏行业，这几家的芯片都有应用。

由于LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流大小的变化而变化，不随着其两端电压的变化而变化。芯片的zui大特点是提供恒流源输出，保证LED的稳定驱动，消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点，适用于要求大电流、高画质的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。

LED显示屏的驱动一般是多通道恒流源（目前多数为16通道）再加上灰度控制等功能，IC上不集成DC/DC等电源模块，而在背光和照明驱动中，通道数会少一些，而且DC/DC转换模块通常是IC的一部分。LED显示屏非常注重屏的刷新速度和图像表现能力，高匹配度、高刷新率和高分辨率成为判断一个LED显示屏性能优劣的重要指标。这要求LED显示屏驱动IC通道间电流的高*性、高速的通信接口速率以及恒流响应速度。显示屏驱动的技术着重于LED灰阶线性度及快速的输出响应。背光厂则采用多并多串的架构使得需要的操作电压高达50V～60V，这会使驱动IC所需要的工艺技术提高，在串高电压后每个LED的VF的差异度便需要列入考虑，这对整体的电源效率及定电流（ConstantCurrent）控制会有很大的影响。

LED调光三技术-模拟、PWM和TRIAC

LED调光解决方案及规范一直在不断变化，直到现在还未固定下来，所以现在市场上存在PWM、模拟及可控硅（TRAIC）三种调光方案。

PWM和模拟方法是其中较简单的，但需要构建调光基础架构和新的调光控制器。模拟调光方案的缺点是，LED电流的调节范围局限在某个zui大值至该zui大值的约10%之间（10:1调光范围）。由于LED的色谱与电流有关，因此这种方法并不适合于某些应用。PWM调光方案则是以某种快至足以掩盖视觉闪烁的速率（通常高于100MHz）在零电流和zui大LED电流之间进行切换。该占空比改变了有效平均电流，从而可实现高达3000:1的调光范围（仅受限于zui小占空比）。由于LED电流要么处于zui大值，要么被关断，所以该方法还具有能够避免在电流变化时发生LED色偏的优点，而在采用模拟调光时这种LED色偏现象是很常见的。

关于TRIAC，说法不一：

TRIAC调光是业内非常热的一个话题，zui初，TRIAC调光器是为白炽灯而设计的，但大多数用户希望相同的TRIAC调光器也能对替代的LED灯进行调光。

观点一：飞兆半导体公司高压IC产品行销SangCheolHer表示看好TRIAC调光方案的市场前景，可控硅（TRIAC，2线调光）将成为非常流行的解决方案，因为这种技术可以*使用传统的系统而不需任何改变。而且，它还能够扩展为3线调光，以避免出现与低功率因数值相关的缺陷。”

观点二：Cytech产品及设计部工程师徐瑞包认为调制方式的选择不应该决定于LED的功率。而应决定于终端产品的应用要求。比如，显示背光或者LED装饰灯可能会选用PWM的调光方式，颜色*性好，亮度级别高。但是对于一般的家用照明或者商业照明，模拟调光或者TRIAC也可以选择，不过会产生色偏，并且调光的级别会很低。”TonyArmstrong也指出，zui终用户所采用的调光方法在很大程度上将由LED本身的zui终用途来决定。例如，在LED用于给显示器提供背面照明的汽车信息系统中，环境照明的亮度变化范围是非常宽的，既有阳光充足时的无比明亮，也有无月之夜的漆黑一片，可谓千差万别。由于人眼对于环境照明条件的轻微变化极其敏感，因此需要3000:1的宽调光范围。这将要求LED驱动器电路采用PWM调光方法。不过，他补充道：“在LED街灯中，由于这种灯常常要么处于接通状态要么处于关断状态，因而只需要一个有限的调光范围即可。在这种场合中，仅需采用一种简单的模拟调光法便能满足要求。”

观点三：安森美半导体中国区高级应用郑宗前认为市场上TRIAC调光器的应用方案应该只是过渡性的，长远来说，应该会用PWM调光。主要的三点决定性因素为：1）用PWM调光从零到zui光，都不会有闪烁的现象。2）性能会更好。因为调光输出功率采用了功率因数校正电路，这是配合对灯光采用功率因数有强制性的要求，虽然一般从25W开始有这要求，但美国要求灯光从零瓦起已需强制性功率因数校正电路。如采用TRAIC调光将牺牲功率因数和增加了电路的复杂性。因此，采用PWM调光可以提供性能的选择，也是未来的趋势。3）成本会更好。用PWM调整占空比，不需要太多额外的控制电路成本。”英飞凌科技有限公司电源管理业务部产品市场总监AlexanderSommer也表示看好PWM调光方案前景，他说：“与模拟调光方法相比，LED的PWM调光方法有以下优点：1）效率更高;2）不管调光程度有多大，允许LED一直在优化的和恒定的电流下工组;3）在整个调光范围内LED颜色色调保持*（颜色色调像流明输出一样随LED工作电流而变化）。”

为了在连续调光时实现无闪烁，大多数客户喜欢选择PWM调光，因为它可提供更大的调光范围和更好的线性度。取决于你正在使用的调光频率，闪烁现象可以降到zui小。模拟调光更容易实现，因为它只需要一个DC电压就可以无闪烁地对LED进行调光。对于由多个LED构成的大功率照明应用，确保每个LED具有均匀的亮度且不产生任何闪烁也成为了主要的设计障碍，但PWM方法很容易解决调光时的闪烁问题。

如前所述，小于25W的LED照明应用主要是替换标准白炽灯和卤素灯。在这一功率范围上，zui可能的一个应用就是替代由基于TRIAC（双向可控硅）的逐步削减入墙式调光器控制的白炽灯或节能灯。目前市场上有前沿和后沿削减调光器，这为整体兼容性带来了挑战，因为从EMI的角度来看TRIAC调光是很差的。

“对于要求性价比的非调光应用，使用像英飞凌NCP6561这样的DCMPFC的单级PFC反激拓扑是一个合适的选择。”英飞凌科技有限公司电源管理业务部产品市场总监AlexanderSommer认为，“25W及以上功率范围LED照明应用面向更多的专业市场。调光控制方法的选择将取决于它是替代型还是新安装型。数字照明控制（如DALI或无线解决方案）允许对调光水平进行更精确的控制、以及更多的功能，如日光下调光和占空比感应。替代型安装可能要求兼容旧的模拟1-10V调光控制器。”。

Led驱动技术发展现状分析

观点一：目前LED驱动在室内照明上的难点主要在与市电兼容和散热方面

目前LED驱动在室内照明上的难点，主要在与市电兼容和散热方面：在路灯方面主要是高低温可靠性，在背光驱动方面主要是效率和电流稳定性。当然其他综合性能也很重要。--金宇杰（恩智浦半导体大中华区多重市场产品部市场总监金宇杰）

观点二：为了保护LED照明的优势，LED驱动必须可靠、高效、安全（能够承受多种故障条件）、低成本，并且还要能够易于实现。

为了保护LED照明的优势，LED驱动必须可靠、高效、安全（能够承受多种故障条件）、低成本，并且还要能够易于实现。另外，LED灯具设计中，物理设计也非常重要，特别是在形状和适应性方面。另外，LED灯具的散热能力也非常重要，需要良好地处理散热，保证LED及LED驱动器的高可靠性。而针对不同的LED照明应用，首先需要选择恰当的驱动电路拓扑结构，如功率小于100W的中低功率LED照明应用*反激拓扑结构，而为了提供更高能效，谐振半桥双电感加单电容（HBLLC）则是*的拓扑结构。此外，还要注意产品目标市场的能效规范问题。若有需要，还要考虑功率因数校正（PFC），提供相应的LED驱动解决方案。安森美半导体提供各种高能效的方案，满足LED灯具驱动设计所需。--蒋家亮：（安森美半导体亚太区电源管理部市场推广蒋家亮）

观点三：LED驱动器的发展面临两大技术障碍：散热和尺寸

LED驱动器的发展面临两大技术障碍：散热：LED在工作时温度会升高，因此LED应用需要使用不会加重散热问题的高能效电源。尺寸：将电源顺利装入LED灯座是一个持续的挑战。PI的LED驱动器IC能效*且高度集成，因此可使设计师轻松克服上述两方面的挑战。--PI公司市场营销部副总裁DougBailey

观点四：LED驱动IC的技术难点是高恒流精度、Vin的宽电压范围、晶圆片的高压工艺、芯片内置MOS的散热。

LED驱动IC的技术难点是高恒流精度、Vin的宽电压范围、晶圆片的高压工艺、芯片内置MOS的散热。随着大批欧美*集成电路公司有多年设计经验的海归人员回国效忠，本土集成电路公司设计的电源芯片水平已*接近国外同类水平，并具有很好的性价比和竞争能力;目前国外公司的LED驱动IC在耐压方面还占有一定的优势，本土IC还需加倍努力。--华润矽威科技有限公司的市场部颜重光

观点五：在图像和背光方面需要非常高的色彩*性，这是我们研究的重点，颜色的*性是我们需要的结果，反之并不是必须要关心电流误差。

LED驱动在不同的应用需求有很大的不同，我们是针对性的来研究每一个LED应用领域，在图像和背光方面需要非常高的色彩*性，这是我们研究的重点，我们总是责怪恒流精度和散热问题这是不对的。颜色的*性是我们需要的结果，反之并不是必须要关心电流误差。

白色led背光源及驱动电路设计分析

近几年，业界开始大量采用LED替代CCFL和EL作为LCD的背光(背景光照明的简称)，与CCFL、EL相比．LED具有如下优点：

1)可使LCD色彩更逼真，采用LED背光可以提供130％的NTSC色阶，而CCFL仅为70％。色阶的扩充使LCD影像色度更饱和、更逼真；

2)可使LCD厚度更薄，在18英寸LCD模块中，LED背光厚度为4mm～6mm，CCFL为8mm～12nm；

3)寿命长，可达5万小时；

4）符合环保要求，LED不含汞，

5）与EL背光相比，LED背光不会产生于扰。因此，LED背光广泛用于PC、TV、汽车音响、手机、通信设备、个人数字助理(PDA)和手表等领域，它已成为LCD背光市场的主导产品。

2002年LED的市场需求量占背光市场总需求量的60％左右，目前，有绿、红、蓝和白色LED作为LCD的背光，由于价格因素，绿色LED居主流，约占LED背光产品的80％，它们的额定电流为2mA～20mA，亮度为600mcd。由于白色LED的成本较高，目前主要用于彩屏手机和彩屏PDA的背光以及汽车仪表的照明。

白色LED的发光机理及特性

1发光机理

单芯片白色LED是一种含InGaN活性层的CaN发光二极管，它主要有两种发光机理：一种是结合蓝色LED和黄磷，通过蓝光和磷发射的黄光的混合产生白光；另一种是通过紫外光LED和红、蓝、绿磷的组合产生白光。

2特性

白色LED的主要特性有：正向压降为3．5V；发光效率大于20lm／W，优于白炽灯泡，次于荧光灯(601m／W～100lm／W)，2004年，发光效率可提高到60lm／w，接近荧光灯水平，从而可大量用于照明市场；光通量为231m；封装尺寸小。Nichia公司于2003年推出SMD型白色LED，型号为NSCW215，它是一种侧视SMD型白色LED，高度为0．8/1mm，电流为20mA时，亮度达600mcd。ToyodaGosei公司推出SMD型白色LED，尺寸为3．2mm×2．8mm，型号为TGwhite，电流为20mA时，亮度达100mcd，发光效率为4．5lm／W～5lmW。

citizen公司采用Nichia公司的白色LED裸片开发出迄今为止世界上zui小的白色LED，其厚度为0．55mm。Nichia公司的非SMD型白色LED的尺寸为11．2mm(宽)×7．2mm(长)×6mm(高)，寿命长，达5万小时以上。白色LED在照明市场上的应用前景诱人，为此，世界各国LED厂商加紧开发大功率白色LED，如Nichia公司开发出大功率InGaNLED，功率达1W～2W，是现有LED的10倍。美国加州大学固态发光及显示中心计划在2007年前开发出发光效率为200lm／W的白色LED。

3白色LED驱动电路

目前，白色LED主要用于彩屏手机和彩屏PDA，一个彩屏LCD的均匀背光需要3个～4个或更多的白色LED，智能手机可能需要6个或更多的白色LED。由于白色LED需求的增多。有力地推动了白色LED驱动器市场的增长。据Linear公司电源事业部产品营销TonyArmstrong估计："2003年手机出货量将超过4亿部。其中至少有60％～70％是彩屏手机，此外。还将有1000部彩屏PDA，市场将有几亿块白色LED驱动器的需求"，由于白色LED的正向压降为3．5V，当单节锂电池相近，因此，需要一个升压转换器来解决白色LED的正向电压问题。

目前，升压有两种解决方案：一是电荷泵方式(开关电容器)，其优点是占用面积小，但效率低，国家半导体公司推出的白色LED驱动器采用这种开关电容，该公司认为，如果采用升压转换器，当驱动器处于断电状态时就会有漏电流；二是电感开关升压方式，其优点是效率高，但占用面积大。

目前，大多数白色LED驱动器厂商都采用电感开关升压方式，如Catalyst公司的CAT32型白色LED驱动器，它工作在1．2MHz的固定频率上，它可增强低电压电池的电压，并自动调整驱动电流，zui多可支持4个串联在一起的白色LED。该公司正在开发比CAT32更*的白色LED驱动器，它可通过MPU对电流进行控制，并集成了无源元件，从而节约了成本。Linear公司推出片上集成肖特基二极管的白色LED驱动器，这样，驱动电路只需两个外部电容器、一个电阻器和一个电感器。而一般白色LED驱动器是集成MOSFET。

白色LED驱动电路由白色LED驱动器和外围电路(包含晶体管、二极管、电感器、电容器和电阻器等)组成。驱动白色LED需要一个恒流源，电流一般为15mA～20mA。LED的亮度依赖于其正向电流，所以多个白色LED串联使用，可保证流过每个白色LED的电流都相同。正向编置的4个串联白色LED需14V电压，该电压通过升压稳压器来提升单节锂电池(2．7V～4．2V)故称工作电压来获得。

例如一种单节锂电池(2．7V～4．2V)供电的高效率白色LED驱动电路。选用的SP6682是一块标准的稳压充电泵电路。它含有一个内部500kHz振荡器，用以正常驱动充电泵电容器，使输人电压提高一倍。将相关电阻两端的电压与SP6682的0．3V参数电压比较，该驱动电路的效率达87%。通常，市售的集成升压稳压器以1．24V带隙电压作为反馈参考电压，将使相关电阻两端产生1．24V的压降。从而使转换效率降低7％。SP6682的0．3V参考电压远低于1．24V，而效率的降低与参考电压成正比。MOSFET具有很小的导通电阻和很高的开关速度，这些参数优于其他集成开关。MOSFET的击穿电压会限制zui大输出电压，通过调节该电压以驱动所需几个白色LED的系统。在SP6682的启动引脚6上加一个PWM信号，可使稳压器关闭和重新启动，可以精确地控制白色LED的亮度。

双节锂电池(6V～8．4V)供电的白色LED驱动电路可以选用的白色LED驱动器，比如TI公司的TPS61042就是一块适合双节锂电池供电的白色LED驱动器，但TPS61042的输入电压仅为1．8V～6V，只要巧妙地将TPS61042的输入电压与功率级分开，就能使TPS61042驱动白色LED。将系统3．3V电压接到驱动器的引脚VIN上，驱动器的功率级输入直接连接到双节锂电池上。通常，功率级可连接到低于可需输出电压的任何电压输出端。由于升压拓扑，功率级的输入电压必须低于输出电压，或者电感器和二极管直接将输入电压传送到输出端。引脚SW上的允许zui大电压为28V，限制了功率级的zui大输入电压。相关的驱动电路表明，输入电压越高，效率也越高。所以，驱动电路可以*不受其输入电压范围的限制，并能有效地节约系统成本和板极空间，还提高了效率。

对于单节1．5V电池白色LED驱动电路，采用的是TI公司的SN74AUClGl4或Fairchild公司的NC7SPl4单栅施密特倒相器。只要施密特触发器输出高电平脉冲持续3μs，就可导致大约65mA的峰值电感器电流，并使白色LED产生*亮度的白光。即使电池电压小到500mV，相应的33mA峰值电流仍可使白色LED发出足够亮的白光。在室温下，这种测试电路仅需650mV的电压就可启动。

由此可见，要根据需要对不同尺寸的LCD和不同电池的电压应采取不同的白色LED驱动电路。这样才是zui节能的驱动电路。

简介相关的英飞凌LED驱动器系列

英飞凌科技股份公司宣布推出新的低成本线性LED驱动器系列，树立行业性价比基准，进一步壮大其高能效照明IC产品的阵容。全新推出的BCR320和BCR420产品系列可满足市场对节能环保发光二极管（LED）照明解决方案的急剧增长的需求。额定电流为150毫安至200毫安的LED驱动器经过专门设计适用于驱动0.5瓦LED，具备负温度系数，可延长LED的使用寿命，同时具备一个脉宽调制（PWM）信号的数字接口，实现亮度调节。

不久前刚刚问世了能效更高的0.5WLED，英飞凌的0.5WLED驱动有望得到更广泛的应用。然而，目前用于实现LED电流偏置的电阻器解决方案有巨大的缺陷，例如不均匀的光输出，以及LED使用寿命缩短等。另外，开关模式驱动器无法满足半瓦LED产品的价位要求，并且增加了组件数量和提高了驱动电路的复杂性。

全新推出的BCR320和BCR420LED驱动器经过专门设计克服了所有这些不足，为半瓦LED产品提供了一个成本极低、外形小巧和简单易用的解决方案。

采用这两种器件进行产品设计，可避免使用电感器、电容器和续流二极管，因而可降低成本，大幅缩小占板空间。无需使用电解电容器还可延长LED产品的使用寿命。

BCR320系列和BCR420系列LED驱动器的技术说明　

BCR320产品经过专门设计，峰值输出电流高达300毫安。为实现连续运行，建议zui大标称电流为250毫安。尽管这种器件的内部击穿电压的典型值为20伏，但它的工作电压可达24伏或者更高，因为它是与LED串联的。

BCR320主要适用于一般照明、建筑照明和情调照明等应用。另一个快速增长的市场是商店照明，在门店中，0.5瓦LED是*产品，因为它可确保光线更加柔和。BCR320器件具备负温度系数，这意味着，在温度升高的情况下，电流会以0.2%/K的斜率降低。BCR320U型号和BCR321U型号采用极小的SC-74封装（2.9毫米x2.5毫米x1.1毫米），功耗为1瓦。BCR320P型号和BCR321P型号采用SOT-223封装（6.5毫米x7.0毫米x1.6毫米），功耗为2瓦。BCR321U型号和BCR321P型号提供一个逻辑电平输入端口，用于亮度调节。

相对于BCR320而言，BCR420系列具备更高的内部击穿电压和较低的输出电流。BCR420的内部击穿电压的典型值为50伏，标准输出电流为150毫安。该系列LED驱动器适用的应用与BCR320类似，zui大驱动电流为150毫安。此外，该系列器件目前正在申请AECQ101认证，旨在获得应用于汽车产品的资格。BCR420和BCR421都采用SC-74封装。BCR421型号配备了一个微控制器接口，用于亮度调节。

目前BCR320U和BCR420ULED驱动器已投入量产。BCR320P和BCR321P预计将于2010年*季度实现量产。