LED驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)

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(dǎo)體器件公司紛紛開(kāi)發(fā)出各種新型白光LED驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器除可驅(qū)動(dòng)白光LED外，也可驅(qū)動(dòng)藍(lán)光LED或其他顏色的LED。另外，驅(qū)動(dòng)器具有穩(wěn)定輸出或者可編程恒流輸出的特點(diǎn)，故可用驅(qū)動(dòng)器作為穩(wěn)壓電源或者可編程恒流源。1、常用的LED電源驅(qū)動(dòng)方案 無(wú)論采用哪種電源驅(qū)動(dòng)方案一般都不能直接給LED供電，對(duì)于不同的使用情況，在LED電源變換器的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有不同的方案。（1）低壓驅(qū)動(dòng)由于電池供電時(shí)，電壓一般為0.8-1.65V，對(duì)于LED這樣的低功耗照明器件，這是一種常見(jiàn)的使用情況，這種方法主要用于便攜式電子產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)小功率及中功率的白光LED，比

2、如：LED手電筒，LED應(yīng)急燈等（2）過(guò)渡電壓驅(qū)動(dòng) 是指給LED供電的電源電壓值在LED管壓降附近變動(dòng)，這個(gè)電壓有時(shí)可能略高于LED的管壓降，有時(shí)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(shí)候在3V以下，例如LED礦燈。（3）高壓驅(qū)動(dòng) 高壓驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)LED燈，例如，太陽(yáng)能草坪燈，機(jī)動(dòng)車的燈光系統(tǒng)等。 高壓驅(qū)動(dòng)LED需要解決壓降問(wèn)題，由于高壓驅(qū)動(dòng)一般是由普通蓄電池供電，會(huì)用到比較大的功率，應(yīng)該有盡量低的成本，變換器的最佳電路結(jié)構(gòu)是串聯(lián)開(kāi)關(guān)降壓電路。2、LED顯示

3、驅(qū)動(dòng)方式 LED顯示驅(qū)動(dòng)方式可分為靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)。（1） 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)法 是指每一個(gè)LED燈分別對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的I/O驅(qū)動(dòng)口，其點(diǎn)亮和關(guān)閉由該驅(qū)動(dòng)口對(duì)其控制，互不干擾。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示法一般應(yīng)用在單個(gè)驅(qū)動(dòng)或者數(shù)量比較少，并且所選的的/O驅(qū)動(dòng)口比較充裕的條件下，由于每一個(gè)均由獨(dú)立的口來(lái)控制，因此這種顯示驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，編程簡(jiǎn)單，而且的亮度控制容易，只需在驅(qū)動(dòng)兩端增加相應(yīng)的電流調(diào)節(jié)電阻即可方便的實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)缺點(diǎn)：由于每個(gè)需要一個(gè)I/O口，因此對(duì)I/O口需求量大，不能實(shí)現(xiàn)大數(shù)量的顯示要求。（）動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)法將不同的模塊的所有驅(qū)動(dòng)端一對(duì)一的連接到一起，其公共極分別

4、由不同的I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)稱為掃描線或者地址線，用這些地址線來(lái)選定某一個(gè)。LEDLED作為驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載經(jīng)常需要幾十個(gè)或者作為驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載經(jīng)常需要幾十個(gè)或者幾百個(gè)組合在一起構(gòu)成發(fā)光組件，選用幾百個(gè)組合在一起構(gòu)成發(fā)光組件，選用什么樣的驅(qū)動(dòng)器，以及作為負(fù)載選什么樣的驅(qū)動(dòng)器，以及作為負(fù)載選用什么樣的連接方式，直接關(guān)系到可靠性用什么樣的連接方式，直接關(guān)系到可靠性和壽命。和壽命。將多個(gè)連接到一起的時(shí)候，正向電壓將多個(gè)連接到一起的時(shí)候，正向電壓和電流均需要匹配，這樣整個(gè)組件才能產(chǎn)和電流均需要匹配，這樣整個(gè)組件才能產(chǎn)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(diǎn)是通過(guò)每個(gè)的工作電流相等，優(yōu)點(diǎn)

5、是通過(guò)每個(gè)的工作電流相等，一般應(yīng)串入限流電阻，要求驅(qū)動(dòng)器輸出一般應(yīng)串入限流電阻，要求驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓。較高的電壓。當(dāng)?shù)囊恢滦圆顒e較大時(shí)，雖然當(dāng)?shù)囊恢滦圆顒e較大時(shí)，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(guò)每只的電流相同，故各的過(guò)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(bào)警電路.DdbDrawn By:V-V+當(dāng)某一只品質(zhì)不良短路的時(shí)候，如果當(dāng)某一只品質(zhì)不良短路的時(shí)候，如果采用穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)方式，由于驅(qū)動(dòng)器的輸出電采用穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)方

6、式，由于驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)輸出的電流將增大，容電壓將升高，驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)，這時(shí)候由于驅(qū)動(dòng)器如果采用恒流方式驅(qū)動(dòng)，這時(shí)候由于驅(qū)動(dòng)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(dāng)一只品質(zhì)不良斷路后，串聯(lián)在一起當(dāng)一只品質(zhì)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(gè)齊納二極管，但一只兩端并聯(lián)一個(gè)齊納二極管，但是要滿足齊納二極管的導(dǎo)通電壓要大于是要滿足齊納二極管的導(dǎo)通電壓要大于的導(dǎo)通

7、電壓，否則也不亮。的導(dǎo)通電壓，否則也不亮。2、LED全部并聯(lián) 方式 在并聯(lián)設(shè)計(jì)中多只LED由具備獨(dú)立電流的驅(qū)動(dòng)電路 來(lái)驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)設(shè)計(jì)基于低驅(qū)動(dòng)電壓，因此無(wú)需帶電感的升壓電路。 此外并聯(lián)設(shè)計(jì)具有低電磁干擾，低噪聲和高效率等特點(diǎn)，且容錯(cuò)性強(qiáng)。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Oct-2010Sheet of File:F:報(bào)警電路.DdbDrawn By:V-V+LED 采用全部并聯(lián)方式時(shí)，要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流，負(fù)載電壓較低，由于分配在所有LED兩端的電壓相同，當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí)，而通過(guò)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(chǎn)品供電場(chǎng)合（比如太陽(yáng)能或電池供電）。當(dāng)一只LED因品質(zhì)不良而斷路時(shí)，采用穩(wěn)壓LED驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)方法，驅(qū)動(dòng)器輸出電流沒(méi)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(dāng)一只LED因品質(zhì)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(guò)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(dāng)一串聯(lián)支路上有一只LED短路時(shí)，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(shí)，采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)方式，電流減小，不影響余下的LED工作。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:28-Oct-2010Sheet of File:F:報(bào)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(bào)警電

10、路.DdbDrawn By:V+V-4.1 LED數(shù)碼顯示器1、LED顯示器的結(jié)構(gòu) 基本的LED數(shù)碼管由7個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片按照一定的方法排列而成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字0-9的顯示，其具體結(jié)構(gòu)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(gè)LED貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè)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(yīng)金屬條之間連好30m的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹(shù)脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對(duì)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(nèi)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(nèi)引線，再用環(huán)氧樹(shù)脂包封起來(lái)。（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(guò)劃片把合格芯片選出，對(duì)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(yú)眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。 （4）符號(hào)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(diǎn)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(huà)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(huà)顯示器最高可達(dá)12.7mm（0.5英寸）甚至達(dá)數(shù)百mm。 （2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 （3）按結(jié)構(gòu)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(yáng)極和共陰極兩種。 共陽(yáng)極（共陽(yáng)極（anode）：發(fā)光二極管的所有陽(yáng)極連在）：發(fā)光二極管的所有陽(yáng)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(yīng)用（1） 驅(qū)動(dòng)電路 如果數(shù)碼管為共陽(yáng)極形式，那么它的驅(qū)動(dòng)級(jí)應(yīng)為集電極開(kāi)路（OC）結(jié)構(gòu)。123456ABCD6543

13、21DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Oct-2010Sheet of File:F:報(bào)警電路.DdbDrawn By:V+ 如果數(shù)碼管為共陰極形式，那么它的驅(qū)動(dòng)級(jí)應(yīng)為射極輸出或源極輸出結(jié)構(gòu)123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Oct-2010Sheet of File:F:報(bào)警電路.DdbDrawn By:V+靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路 集成電路TC5002內(nèi)含有射極輸出驅(qū)動(dòng)極，所以采用共陰極數(shù)碼管。 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是指所有的數(shù)碼管使用一個(gè)專門(mén)的譯碼驅(qū)動(dòng)器，使各位數(shù)碼管逐個(gè)輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。由于動(dòng)

14、態(tài)掃描速度很快顯示效果和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)相同。6位LED動(dòng)態(tài)顯示方法 單片機(jī)系統(tǒng)中常使用LED作為顯示器，在需要多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，常將所有門(mén)的選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各部的分時(shí)選通。1、特點(diǎn) 圖文顯示屏的主要特征是只控制LED點(diǎn)陣的各個(gè)發(fā)光器件的通斷，而不控制LED的發(fā)光強(qiáng)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(zhǎng)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(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)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(duì)于只控制通斷的圖文顯示屏來(lái)說(shuō)，每個(gè)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(shí)數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填1，否則填0。 顯示圖形的數(shù)據(jù)文件，其格式相對(duì)自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫(kù)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(gè)字的點(diǎn)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(jiǎn)短明確的信息，例如顯示車站、機(jī)場(chǎng)的車次、航班信息，或者商廈的歡迎詞，或?qū)懽謽寝k公區(qū)的簡(jiǎn)短通知等等。平面顯示屏多用來(lái)顯示比較復(fù)雜的信息，如車站顯示多列列車的到開(kāi)時(shí)刻、機(jī)場(chǎng)顯

16、示各航班運(yùn)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(diǎn)陣單元。雙色圖文屏和多色圖文屏，在LED點(diǎn)陣的每一個(gè)“點(diǎn)”上布置有兩個(gè)或多個(gè)不同顏色的LED發(fā)光器件。換句話說(shuō)，對(duì)應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時(shí)候，各顏色的顯示點(diǎn)陣是分開(kāi)控制的。 組成部分：屏體，計(jì)算機(jī)，控制器，智能點(diǎn)陣顯示單元，電源。（1）屏體主要部分是顯示點(diǎn)陣和行列驅(qū)動(dòng)電路。如下圖所示，單色和雙色的屏。（2）智能點(diǎn)陣顯示單元 該單元是獨(dú)立完成顯示任務(wù)的小系統(tǒng)，或者是整個(gè)圖文顯示屏的某一個(gè)局部，可以顯示漢字，線條，簡(jiǎn)單圖形，主控用單片

17、機(jī)。（3）主控器主控器采用單片機(jī)，有擴(kuò)展的漢字庫(kù)，帶掉電保護(hù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘，兩個(gè)RS-485通信接口，均嵌入到LED中。（4）計(jì)算機(jī)將更換的現(xiàn)實(shí)內(nèi)容送到主控器中， 圖像顯示屏是具有灰度級(jí)顯示功能的系統(tǒng)，它所顯示的圖像畫(huà)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(chǎn)生單色的有深淺過(guò)渡的畫(huà)面。多色圖像顯示屏和彩色電視機(jī)一樣，由于每一種基色的灰度級(jí)均可單獨(dú)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(shí)時(shí)傳輸?shù)囊曨l信號(hào)，如電視、錄像等，且需對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。視頻屏的顯示信號(hào)與計(jì)算機(jī)或其它視頻同步一致。實(shí)時(shí)、同步、清晰地播放各種信息，可顯示二維

18、、三維動(dòng)畫(huà)、錄像、電視、節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況等。一般情況下一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制一塊顯示屏，顯示屏上的圖像與控制機(jī)上顯示的圖像點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)。視頻屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如繪畫(huà)作品，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、商場(chǎng)、賓館、醫(yī)院、銀行、建筑市場(chǎng)、拍賣行、展覽展示現(xiàn)場(chǎng)及其它公共場(chǎng)所。 6.1 LED麗得管可實(shí)現(xiàn)的功能 LED麗得管是護(hù)欄燈系列中最為先進(jìn)的一個(gè)品種，除具有LED護(hù)欄管的一切優(yōu)點(diǎn)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(biāo)志性建筑的裝飾燈具，其廣告效應(yīng)是其他燈具無(wú)法比擬的。通過(guò)最先進(jìn)的微電腦控制器及微控制芯片控制，可實(shí)現(xiàn)漸變，跳變，色彩閃爍，變字，變圖案等，LED麗得管可實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）單色變化。有紅綠藍(lán)三種主色調(diào)和許多過(guò)渡色彩，通過(guò)設(shè)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(shè)定為節(jié)日燈光效果，通過(guò)電腦設(shè)置變化出多種樣式，如單色追逐，自內(nèi)向外，由外向內(nèi)等。