LED的光电特性及其驱动器要求

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　　LED背光源与传统FL背光源相比，除了因为不含汞，符合环保要求之外，还具有色彩还原性好、响应速度快、节能、安全、寿命长、体积小等优点。LED所具有的这些优势，正吸引着越来越多的厂商开始研制LED背光源。在小尺寸的背光应用中，LED背光源已经基本取代了FL，而成为背光源的主流，而全球中、大尺寸液晶屏模块，特别是大屏幕液晶电视的大幅增产必然带动其背光源的产量提升。在中、大尺寸液晶屏的应用中，用LED背光源取代冷阴极荧光灯背光源也已成为趋势，未来必将成为LED产业增长的热点。

　　与用在移动电话等便携式电子设备上的小尺寸液晶屏的LED背光驱动方案不同，当液晶屏的尺寸逐渐增大时，需要几十甚至几百个高亮度LED同时点亮以提供足够的光源，这往往意味着更高的驱动电压，更大的驱动电流，更严格的散热要求，更灵活的控制方式，更重要的是LED之间的电流匹配与均流对中大尺寸液晶显示屏的LED背光驱动提出了更高的要求。

　　LED实际上是一种半导体器件。在LED的制造过程中，在3英寸的LED晶圆外延片上，可以制造出大约3万粒左右的5mm LED的芯粒，然后再进行封装、测试、分拣，最后才能够得到可以使用的LED产品。但在3英寸的外延片上制作的芯粒是可以分成很多挡（Bin）和类别的，像蓝色部分的芯粒是整块外延片上比较好的芯粒，越往外芯粒越不稳定，最外面的边缘地带的芯粒，是整个外延片上质量最差的，所以在一块LED外延片上的LED芯粒的正向导通电压值、波长和光亮度都是不一样的，因此可以分成很多的Bin。而在不同厂家不同批次的生产过程中，由于在晶圆生成、切割、封装等环节的环境不可能完全一致，在出厂前的得到的LED产品之间实际上存在着较大的差异。

　　LED产品是厂家已经按照波长和光亮等进行筛选和分类之后的结果。由于LED在导通时，其电流的变化率远大于正向导通电压的变化率，因而测试其光学特性及分类时，大多基于一致的额定电流值（如20mA或350mA）再给出正向导通电压的变化范围，这样的结果就是要获得预期的亮度要求。要保证各个LED亮度的一致性，各个LED需要相同的驱动电流。

　　为保证可靠性，驱动LED的电流必须低于LED额定值的要求，而且当环境温度升高时所允许的额定电流会降低。由此可见，用LED为显示器做背光源或其他照明设备做光源时，需要对其进行恒流驱动，避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。

　　由于LED出厂前的检测及分类，只是基于一致的额定电流值进行的，因而出售的LED在额定电流值附近区域，其光学特性会很一致。但在距离额定电流值较远的区域，即使用相同的驱动电流，LED之间的光学特性也会出现较大的偏离。需要较低亮度时，一般会直接减少通过LED的电流，这样LED之间的亮度就可能存在很大的差异。例如，如果同样用5mA的电流驱动两个额定值为20mA的LED，其总体亮度会减少，但两个LED之间的亮度差异也会增加许多。中大尺寸LCD背光的应用需要同时点亮几十甚至几百个高亮度LED，如果其流过的电流偏离LED的额定值太多，即使流过每个LED的电流是相同的，也会出现亮度不均匀的情况。实际的运用中，一般采用PWM调光来解决这个问题。相对于模拟调光中直接控制流过LED的电流，PWM调光可以实现将流过LED的电流保持在额定值，并通过控制LED点亮或者熄灭的占空比来调节亮度，则这样仍可以保持LED之间的亮度一致性。