常见LED功能和LED驱动器设计注意事项

2023-5-21 20:22| 发布者: 开心| 查看: 107| 评论: 0

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摘要: {本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}与传统照明方式相比，LED 有许多优点。通过了解每个 LED 功能，您的设计将会具有更高的效率、更出色的可靠性和更长的使用寿命。内容概览本文介绍了 LED 的四个主要功能，以及如何通过这些功能来优化您的设 ...

{本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}与传统照明方式相比，LED 有许多优点。通过了解每个 LED 功能，您的设计将会具有更高的效率、更出色的可靠性和更长的使用寿命。内容概览本文介绍了 LED 的四个主要功能，以及如何通过这些功能来优化您的设计。 1 LED 指示不断变化的市场条件将催生更严苛的安全要求标准。 2 LED 动画 LED 动画驱动器包括颜色混合和亮度控制等特性，可驱动应用最广泛的RGB LED。 3 LED 照明 LED 照明将使用大功率 LED 或 LED 灯串来照亮某些人或物。 4 LED 背光照明背光 LED 驱动器可增强多种尺寸规格的显示器的用户体验– 延长电池寿命并缩小布板空间。当为广泛的工业应用选择 LED 驱动器时，很容易就会被各种选择所淹没。找到一个 LED 并为系统设计最佳的驱动器就像在夜空中识别一颗星星。正如平面天体图可以帮助识别恒星和星座一样，了解 LED 的四个主要功能可以帮助您选择合适的 LED 和相关的 LED 驱动器电路。 LED 是一种颇受欢迎的光源，因为它在很多方面都优于传统的白炽灯和霓虹灯，包括更高的效率、更出色的可靠性、更长的使用寿命、更小巧的外形以及更快的切换能力。LED 不仅可用于在人机界面 (HMI) 和照明用途中发出可见光，还可通过红外 (IR) 和紫外 (UV) 波长支持检测、测量和医疗用途。鉴于 LED 的使用情况非常多样化，对于硬件和软件工程师来说，学习如何设计最佳的 LED 驱动器可能会很复杂。虽然 LED应用范围广泛，但它们在终端设备中的功能仍有相似之处，并且每种功能都有共同的设计注意事项。 LED 的四个主要功能包括指示、动画、照明和背光照明，如下图 1 所示。

图 1.四种典型 LED 功能的示例。 LED 历史及其首次应用 LED 发明于 20 世纪 60 年代初，此时由于其功率密度低且成本极高，主要用于取代白炽灯或霓虹灯以及昂贵设备中的七段式显示器。随着对 LED 技术的持续深入研究，人们生产出了具有不同颜色且效率更高的 LED。1994 年，超亮蓝色 LED的发明加速了高性价比白光 LED 的发展。与此同时，不可见波长的 LED 从最初的红外线 (IR) 扩展到了紫外线（UV），因此现代 LED 开始能够支持可见光、紫外和红外波长，并具有高效的光输出。现代 LED 的应用范围广泛，从简单的指示器到可见光和不可见光均包含在内，几乎在所有类型的电子设备中都存在使用案例。例如，在智能家居中，智能扬声器将充当智能家居的中心枢排版，与家庭中的其他智能设备（包括智能锁、可视门铃、恒温器、大小型电器、扫地机器人和照明系统）相连，见图 2。在这些应用中，使用了不同功率水平，白色和彩色 LED 来指示状态，或支持 HMI、LCD 背光照明或 IR/白光照明。

图 2.智能家居中的 LED 用例。设计注意事项 LED 是一种二极管，在正向偏置的情况下很容易就能打开，但使用一种方法来覆盖众多应用的设计将会很复杂。传统的设计原则排版以系统中所有 LED 的总功率水平为指导来选择不同的 LED驱动器。然而，随着调光能力成为一种普遍需求以及 RGB 和白光 LED 的颜色混合对用户体验的改善，在 LED 驱动之上的软件控制增加了寻找合适解决方案的难度。因此，设计人员不仅要考虑功率水平，还要考虑拓扑结构、效率、调光和混色方法。 LED 指示 LED 指示器的应用范围几乎涵盖了所有电子设备。 LED 指示器是最常见的的功能，同时也是最容易设计的。系统中的指示灯通常只需打开或关闭即可指示状态，因此在 LED 上施加正向偏置电压并添加限流电阻（如图 3 所示）是最直接的方法。机械或电子开关（晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管 [MOSFET]）可以打开或关闭 LED。

图 3.使用限流电阻的 LED 驱动电路。有些类型的设备（例如家用电器）使用多个指示器或七段式和点阵显示器来显示时间或电池电量等信息。设计人员通常会实施通用移位寄存器，如 74HC164 或 74HC595。然而，由于LED 的电压和电流呈指数关系，因此当 LED 电源电压 (VLED)和限流电阻 (RL) 变化时，LED 电流将会很容易发生偏移。这些电流偏移将导致较差的均匀性和使用寿命缩短（尤其是对于 VLED 变化很大的电池供电型应用而言）。恒流 LED 驱动电路（如图 4 所示）可产生流经所有 LED 的更准确的电流。参考电压 (VREF) 通常来自精确的电压源，从而使 LED电流恒定，而不受 VLED 变化的影响。

图 4.具有恒定电流的 LED 驱动电路。集成这类恒流电路的 LED 驱动器应用非常广泛。多个通道的高电流精度确保了更好的亮度均匀性，同时使用单个芯片来驱动多个 LED 还可以减小系统尺寸。如果在驱动器中添加了内部重影消除电路，则可以简化点阵显示器的驱动设计。经过巨大的半导体工艺改进，LED 指示驱动器的成本现在与晶体管阵列相当。 LED 动画随着彩色 LED 的发明，LED 动画变得越来越普遍。动画有助于改善 HMI 体验，因为它可以通过生成数百万种颜色并更改亮度来形成视觉上令人愉悦的照明图案。在智能家居设备等设备中，LED 动画促进了

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