延长白光LED工作寿命的光反馈

技术分类: 电源技术  模拟设计  | 2007-04-18
Bjoy Santos, Milpitas Intersil Corp, Milpitas, CA

  除了颜色以外,LED光输出变化是正向电流和环境温度的函数。如图1所示,LED在其工作电流范围内的光输出变化可高达150%。因此,设计者解决问题时首先要着眼于用恒定电流驱动LED。最常见的白光LED驱动器电路采用电感式DC/DC 升压转换器拓扑,类似于图2中的电路。电流反馈控制器确保电流检测电阻R1两端的电压恒定不变。因此,控制器会改变整个电路串上的电压,以保持LED电流恒定,而不用考虑LED的实际光输出。

图1LED 的光输出变化是正向电流的函数会在相当大范围内变化即使是在额定工作电流下的最佳区间椭圆区


  用一个电流源驱动串接白光LED的假设是,在恒流下,LED的光输出保持不变。不幸的是,所有LED都会随着运行时间的增加而出现亮度的非线性下降。虽然用于指示灯的彩色LED这点不太明显,但白光LED照明阵列长期使用时的亮度下降会越来越显著。亮度变化还是温度的函数,在大的温度范围内使用也会影响照明装置的性能(图3,上曲线)。

图2一种驱动LED照明器的方法是采集通过该串的电流并调整整串的电压以保持电流恒定


  为了补偿由于使用寿命和温度波动所致LED输出变动,除了电压或电流数据以外,控制回路还需要更多信息。为控制回路增加一个环境光传感器和光反馈,可以在时间和温度变化的情况下使白光LED的输出保持一致与恒定。光传感器可以测量LED的光输出强度,为控制回 路提供一个反馈信号,从而调整电流以产生一个相对恒定的光输出。当 LED 光输出下降时,增加的电流就补偿了由于寿命和温度所导致的变动(图3, 下曲线)。

  图4中的电路带有一个光反馈回路,采用Intersil的ISL29000光/电流传感器IC2,它负责检测LED光输出的变化,并减少加在 IC1(Intersil 的电流控制器 EL7630)上的反馈电压。然后,脉宽调制控制器增大 LED 驱动电流的占空比,提升 LED 电流,直到反馈电压达到额定值。当环境温度下降时,LED 的光输出趋向于增加,IC2 为控制器提供一个较高的反馈电压,控制器做出响应,减小占空比以降低 LED 的电流,因此补偿了温度的下降。


图3即使在恒定正向电流下LED的光输出也与温度密切相关在整个工作温度范围内的变化可以高达100

图4光电传感器IC2采用Intersil ISL29000放在LED旁边检测 LED 的亮度变动并将补偿反馈提供给电流控制器IC1 IC1是Intersil EL7630脉宽调制器

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