LED驅動電路基礎

1、為滿足不同的輸入電壓，不同的輸出電流及不同的LED數(shù)量等要求，各半導體器件公司紛紛開發(fā)出各種新型白光LED驅動器。驅動器除可驅動白光LED外，也可驅動藍光LED或其他顏色的LED。另外，驅動器具有穩(wěn)定輸出或者可編程恒流輸出的特點，故可用驅動器作為穩(wěn)壓電源或者可編程恒流源。1、常用的LED電源驅動方案 無論采用哪種電源驅動方案一般都不能直接給LED供電，對于不同的使用情況，在LED電源變換器的技術實現(xiàn)上有不同的方案。（1）低壓驅動由于電池供電時，電壓一般為0.8-1.65V，對于LED這樣的低功耗照明器件，這是一種常見的使用情況，這種方法主要用于便攜式電子產品，驅動小功率及中功率的白光LED，比

2、如：LED手電筒，LED應急燈等（2）過渡電壓驅動 是指給LED供電的電源電壓值在LED管壓降附近變動，這個電壓有時可能略高于LED的管壓降，有時可能略低于LED的管壓降，如一節(jié)鋰電池或兩節(jié)串聯(lián)的鉛蓄電池，滿電電壓在4V以上，電快用完的時候在3V以下，例如LED礦燈。（3）高壓驅動 高壓驅動是指給LED供電的電壓始終高于LED的管壓降，始終大于5V，由穩(wěn)壓電源或者蓄電池供電，用于驅動LED燈，例如，太陽能草坪燈，機動車的燈光系統(tǒng)等。 高壓驅動LED需要解決壓降問題，由于高壓驅動一般是由普通蓄電池供電，會用到比較大的功率，應該有盡量低的成本，變換器的最佳電路結構是串聯(lián)開關降壓電路。2、LED顯示

3、驅動方式 LED顯示驅動方式可分為靜態(tài)顯示驅動和動態(tài)顯示驅動。（1） 靜態(tài)顯示驅動法 是指每一個LED燈分別對應一個獨立的I/O驅動口，其點亮和關閉由該驅動口對其控制，互不干擾。 靜態(tài)驅動顯示法一般應用在單個驅動或者數(shù)量比較少，并且所選的的/O驅動口比較充裕的條件下，由于每一個均由獨立的口來控制，因此這種顯示驅動軟件的設計比較簡單。優(yōu)點：電路設計簡單，編程簡單，而且的亮度控制容易，只需在驅動兩端增加相應的電流調節(jié)電阻即可方便的實現(xiàn)亮度的調節(jié)缺點：由于每個需要一個I/O口，因此對I/O口需求量大，不能實現(xiàn)大數(shù)量的顯示要求。（）動態(tài)顯示驅動法將不同的模塊的所有驅動端一對一的連接到一起，其公共極分別

4、由不同的I/O口來驅動稱為掃描線或者地址線，用這些地址線來選定某一個。LEDLED作為驅動電路的負載經常需要幾十個或者作為驅動電路的負載經常需要幾十個或者幾百個組合在一起構成發(fā)光組件，選用幾百個組合在一起構成發(fā)光組件，選用什么樣的驅動器，以及作為負載選什么樣的驅動器，以及作為負載選用什么樣的連接方式，直接關系到可靠性用什么樣的連接方式，直接關系到可靠性和壽命。和壽命。將多個連接到一起的時候，正向電壓將多個連接到一起的時候，正向電壓和電流均需要匹配，這樣整個組件才能產和電流均需要匹配，這樣整個組件才能產生一致的亮度。生一致的亮度。、全部串聯(lián)的方式、全部串聯(lián)的方式優(yōu)點是通過每個的工作電流相等，優(yōu)點

5、是通過每個的工作電流相等，一般應串入限流電阻，要求驅動器輸出一般應串入限流電阻，要求驅動器輸出較高的電壓。較高的電壓。當?shù)囊恢滦圆顒e較大時，雖然當?shù)囊恢滦圆顒e較大時，雖然分配到不同兩端的電壓不同，但通分配到不同兩端的電壓不同，但通過每只的電流相同，故各的過每只的電流相同，故各的亮度一致。亮度一致。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Oct-2010Sheet of File:F:報警電路.DdbDrawn By:V-V+當某一只品質不良短路的時候，如果當某一只品質不良短路的時候，如果采用穩(wěn)壓驅動方式，由于驅動器的輸出電采用穩(wěn)壓驅動方

6、式，由于驅動器的輸出電壓不變，那么分配在剩余的兩端的壓不變，那么分配在剩余的兩端的電壓將升高，驅動輸出的電流將增大，容電壓將升高，驅動輸出的電流將增大，容易損壞余下的。易損壞余下的。如果采用恒流方式驅動，這時候由于驅動器如果采用恒流方式驅動，這時候由于驅動器輸出的電流保持不變，不影響余下的輸出的電流保持不變，不影響余下的正常工作。正常工作。當一只品質不良斷路后，串聯(lián)在一起當一只品質不良斷路后，串聯(lián)在一起的將全部不亮，解決的辦法是在每的將全部不亮，解決的辦法是在每一只兩端并聯(lián)一個齊納二極管，但一只兩端并聯(lián)一個齊納二極管，但是要滿足齊納二極管的導通電壓要大于是要滿足齊納二極管的導通電壓要大于的導通

7、電壓，否則也不亮。的導通電壓，否則也不亮。2、LED全部并聯(lián) 方式 在并聯(lián)設計中多只LED由具備獨立電流的驅動電路 來驅動，并聯(lián)設計基于低驅動電壓，因此無需帶電感的升壓電路。 此外并聯(lián)設計具有低電磁干擾，低噪聲和高效率等特點，且容錯性強。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Oct-2010Sheet of File:F:報警電路.DdbDrawn By:V-V+LED 采用全部并聯(lián)方式時，要求LED驅動器輸出較大的電流，負載電壓較低，由于分配在所有LED兩端的電壓相同，當LED的一致性差別較大時，而通過每只LED的電流不一致，LED

8、的電流亮度也不同。 LED采用全部并聯(lián)方式適合于電源電壓較低的產品供電場合（比如太陽能或電池供電）。當一只LED因品質不良而斷路時，采用穩(wěn)壓LED驅動方式，驅動器的輸出電流將減小，但不影響余下的所有的LED工作。如果采用穩(wěn)流驅動方法，驅動器輸出電流沒有變化，但是分配在其余LED上的電流將增大，容易損壞所有的LED。解決辦法：盡量多的并聯(lián)LED，使分配在其余LED上的電流不大，不影響其余LED的工作。當一只LED因品質不良短路，所有的LED將不亮，但如果并聯(lián)LED的數(shù)量較多，通過短路的LED的電流較大，足以將短路的LED燒成斷路。3、混聯(lián)方式 混聯(lián)連接方式有兩種，一種是先將LED串聯(lián)，然后再并聯(lián)

9、。 電路性能分析： 當一串聯(lián)支路上有一只LED短路時，該串聯(lián)電路上的電流增大，容易損壞該支路中的LED。 LED斷路時，采用穩(wěn)壓式驅動方式，電流減小，不影響余下的LED工作。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Oct-2010Sheet of File:F:報警電路.DdbDrawn By:V-V+另一種連接方式為先并聯(lián)再串聯(lián)試分析該電路的性能（1）一只LED短路（2）一只LED斷路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Oct-2010Sheet of File:F:報警電

10、路.DdbDrawn By:V+V-4.1 LED數(shù)碼顯示器1、LED顯示器的結構 基本的LED數(shù)碼管由7個條狀發(fā)光二極管芯片按照一定的方法排列而成，可以實現(xiàn)數(shù)字0-9的顯示，其具體結構有反射罩式、條形7段式及單片集成多位數(shù)字式等等。（1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應金屬條之間連好30m的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對位粘合，然后固化。 （2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它

11、是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內含一只或數(shù)只LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。（3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。 （4）符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 （5）矩陣管（發(fā)光二極管點陣）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作。2、LED數(shù)碼顯示器的分類 （1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字

12、高一般在23mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達12.7mm（0.5英寸）甚至達數(shù)百mm。 （2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 （3）按結構分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。 （4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。 共陽極（共陽極（anode）：發(fā)光二極管的所有陽極連在）：發(fā)光二極管的所有陽極連在一起，為公共端。一起，為公共端。 共陰極（共陰極（cathode）：發(fā)光二極管的所有陰極連）：發(fā)光二極管的所有陰極連在一起為公共端。在一起為公共端。3、數(shù)碼顯示器的應用（1） 驅動電路 如果數(shù)碼管為共陽極形式，那么它的驅動級應為集電極開路（OC）結構。123456ABCD6543

13、21DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Oct-2010Sheet of File:F:報警電路.DdbDrawn By:V+ 如果數(shù)碼管為共陰極形式，那么它的驅動級應為射極輸出或源極輸出結構123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Oct-2010Sheet of File:F:報警電路.DdbDrawn By:V+靜態(tài)驅動電路 集成電路TC5002內含有射極輸出驅動極，所以采用共陰極數(shù)碼管。 動態(tài)驅動是指所有的數(shù)碼管使用一個專門的譯碼驅動器，使各位數(shù)碼管逐個輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。由于動

14、態(tài)掃描速度很快顯示效果和靜態(tài)驅動相同。6位LED動態(tài)顯示方法 單片機系統(tǒng)中常使用LED作為顯示器，在需要多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，常將所有門的選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，實現(xiàn)各部的分時選通。1、特點 圖文顯示屏的主要特征是只控制LED點陣的各個發(fā)光器件的通斷，而不控制LED的發(fā)光強弱。LED可以是單色的也可以是雙色的。甚至是多色。 圖文顯示屏的外觀可以做成長條形，也可以做成矩形的平面圖文顯示屏。 不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個點所在位置相對應的LED器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉換成點陣圖形，再按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯

15、示數(shù)據(jù)。對于只控制通斷的圖文顯示屏來說，每個LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位（1bit），在需要該LED器件發(fā)光時數(shù)據(jù)中相應的位填1，否則填0。 顯示圖形的數(shù)據(jù)文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計算機通用的字庫字模，例如漢字就有宋體、仿宋體、楷體、黑體等多種可供選擇的方案。組成一個字的點陣，其大小也可以有16*16、24*24、32*32、48*48等不同規(guī)格。條屏常用于簡短明確的信息，例如顯示車站、機場的車次、航班信息，或者商廈的歡迎詞，或寫字樓辦公區(qū)的簡短通知等等。平面顯示屏多用來顯示比較復雜的信息，如車站顯示多列列車的到開時刻、機場顯

16、示各航班運行情況以及證券交易所顯示股票行情等等。圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色和多色幾種。最常用的是單色圖文屏。單色屏多使用紅色或橘紅色或橙色LED點陣單元。雙色圖文屏和多色圖文屏，在LED點陣的每一個“點”上布置有兩個或多個不同顏色的LED發(fā)光器件。換句話說，對應于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時候，各顏色的顯示點陣是分開控制的。 組成部分：屏體，計算機，控制器，智能點陣顯示單元，電源。（1）屏體主要部分是顯示點陣和行列驅動電路。如下圖所示，單色和雙色的屏。（2）智能點陣顯示單元 該單元是獨立完成顯示任務的小系統(tǒng)，或者是整個圖文顯示屏的某一個局部，可以顯示漢字，線條，簡單圖形，主控用單片

17、機。（3）主控器主控器采用單片機，有擴展的漢字庫，帶掉電保護的數(shù)據(jù)存儲器，實時日歷時鐘，兩個RS-485通信接口，均嵌入到LED中。（4）計算機將更換的現(xiàn)實內容送到主控器中， 圖像顯示屏是具有灰度級顯示功能的系統(tǒng)，它所顯示的圖像畫面更逼真，單色圖像顯示屏就如黑白電視一樣，灰度控制是產生單色的有深淺過渡的畫面。多色圖像顯示屏和彩色電視機一樣，由于每一種基色的灰度級均可單獨控制，因此可以得到從白到黑的各種不同顏色的組合。 視頻屏又叫同步屏，它接收的是實時傳輸?shù)囊曨l信號，如電視、錄像等，且需對模擬信號進行模數(shù)轉換。視頻屏的顯示信號與計算機或其它視頻同步一致。實時、同步、清晰地播放各種信息，可顯示二維

18、、三維動畫、錄像、電視、節(jié)目以及現(xiàn)場實況等。一般情況下一臺計算機控制一塊顯示屏，顯示屏上的圖像與控制機上顯示的圖像點點對應。視頻屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如繪畫作品，動如電影，廣泛應用于體育場館、會展中心、商場、賓館、醫(yī)院、銀行、建筑市場、拍賣行、展覽展示現(xiàn)場及其它公共場所。 6.1 LED麗得管可實現(xiàn)的功能 LED麗得管是護欄燈系列中最為先進的一個品種，除具有LED護欄管的一切優(yōu)點外，還可根據(jù)用戶的要求隨即變換花樣，如整棟大樓樓面顯示的幾何圖形，漢字，數(shù)字等，采用LED麗得管作為標志性建筑的裝飾燈具，其廣告效應是其他燈具無法比擬的。通過最先進的微電腦控制器及微控制芯片控制，可實現(xiàn)漸變，跳變，色彩閃爍，變字，變圖案等，LED麗得管可實現(xiàn)如下功能：（1）單色變化。有紅綠藍三種主色調和許多過渡色彩，通過設置控制器，使顏色停留在某一種狀態(tài)。（2）選擇色彩。LED麗得管是變化最為豐富的裝飾工具，每條燈具中的LED分為48組，共有144只橫流芯片控制。（3）節(jié)日燈光，在節(jié)日里，可設定為節(jié)日燈光效果，通過電腦設置變化出多種樣式，如單色追逐，自內向外，由外向內等。