Under det 21: a århundradet har energiförbrukningen i allt större utsträckning blivit uppmärksamt i hela det mänskliga samhället. På grund av den grundläggande efterfrågan på belysning har hur man använder mer energi för att generera mer belysning blivit en stor drivkraft för att utforska ny belysningsteknik. Från den ursprungliga bränslelysningen till glödlampor, från fluorescerande lampor till olika luminescerande material, har LED-belysningsteknik uppstått. I dagens samhälle främjar differentieringen av ljuskraftsbehoven hos olika medieanordningar vidare mänsklig utforskning av hur man använder olika lysdioder med hög ljusstyrka för belysning. Användningen av lysdioder i belysning har uppmärksammats.
LED grundprincip och prestanda egenskaper
Låt oss först introducera de grundläggande principerna och prestandaegenskaperna hos lysdioder. LED-basens struktur är ett elektroluminescerande halvledarmaterial som placeras på en blyad hyll och därefter förseglad med epoxiharts för att skydda den inre kärnan. LED-lampan har därför god seismisk prestanda. Kärndelen av den ljusemitterande dioden är en skiva bestående av halvledare av p-typ och en halvledare av n-typ och ett övergångsskikt mellan halvledaren av p-typ och halvledaren av n-typ kallas en PN-korsning. I vissa PN-korsningar av halvledarmaterial, rekombinerar de injicerade minoritetsbärarna med de flesta bärare för att frigöra överflödig energi i form av ljus, varigenom direkt elektrisk energi omvandlas till ljusenergi. PN-korsningen ger en omvänd spänning, och minoritetsbärare är svåra att injicera, så de avger inte ljus. När det är i framåtriktat tillstånd (dvs framspänningen appliceras i båda ändarna), när strömmen strömmar från LED-ledarens anod till katoden, utsänder halvledarkristalen ljus av olika färger från ultraviolett till infrarött, och ljusets intensitet är relaterad till strömmen.
LED-ljuskällor har följande egenskaper:
1. Spänning: Arbetsspänningsledningen för framåtriktad ledning är låg, kan drivas med lågspänningsaggregat, strömförsörjningsspänningen varierar beroende på slutprodukten, är en relativt säker belysningsutrustning, särskilt lämplig för offentliga platser.
2. Effektivitet: Vid samma belysningsgrad minskas energiförbrukningen med 80% jämfört med glödlampan med samma ljuseffekt.
3. Applicability: Varje enhet LED-chip är en kvadrat på 3-5mm, så den kan förberedas i olika former och är lämplig för en variabel miljö.
4. Stabilitet: vanligtvis 100 000 timmar, ljusförfallet är den ursprungliga 50%.
5. Reaktionstid: Glödlampans responstid är millisekund och LED-lampans responstid är nanosekund.
6. Miljöföroreningar: Ej skadligt metallkvicksilver.
7. Färg: LED-färg och ljusstyrka är relaterade till material och processer för att göra lysdioder. För närvarande finns det tre grundläggande färger av rött, grönt och blått.
8. Pris: Jämfört med glödlampor är priset på LED högre. Priset på flera lysdioder kan jämföras med priset på en glödlampa. Men med utvecklingen av teknik kan prissättningsgraden gradvis förbättras.
LED-enhetslösning
Sedan LED-ljuset har blivit LED, har de fått stor uppmärksamhet. LED-drivrutinsanordningar och drivmetoder uppdateras hela tiden för att driva lysdioder mer effektivt för mänsklig belysning. Från den tidiga DC / DC-strömförsörjningen till laddningspumpen, såväl som lågsiderdrivrutinen och LDO till kostnad väljer människor olika drivlinor i olika applikationer, vilket är en hot spot på marknaden. Bakgrundsbelysningen för bärbara produkter är LED-bakgrundsbelysning. Huvudmarknaden är följande för bakgrundsbelysning av bärbara produkter, introducerar flera gemensamma LED-drivrutinslösningar.
1. Steg-UP DC / DC-strömförsörjning realiserar LED-körning
Programmets huvuduppdrag är: låg ingångsspänning, till och med så låg som 0,7V (encells torrt batteri). Med tanke på den tekniska utvecklingen ser serien av drivrutiner fram tidigare, tekniken är mer mogen och effektiviteten är högre. En typisk applikationskrets visas i figur 1.
Figur 1: Typisk applikationslinje för en LED-driven växelströmsförsörjning DC / DC.
För detta applikationsläge antar det tidiga drivrutinschipet huvudsakligen det aktuella återkopplingsläget, och LED-strömmen bestäms enligt VFB / Rb. DC / DC-återkopplingsspänningen VFB är i allmänhet omkring 1,2V, vilket begränsar den ytterligare förbättringen av effektiv effektivitet, i sig DC / Effektiviteten hos DC är ca 80%. I denna ansökan reduceras den faktiska effektiviteten mer. Med förbättring av teknik kan minskningen av VFB-spänningen till inom 0,1V öka effektiviteten till över 85%, speciellt vid körning. 2-3 lampor i applikationstillståndet. Fördelarna och nackdelarna med detta program är följande:
Fördelar: mogen teknologi, relativt låg kostnad, hög ljusstyrka enhetlighet och hög säkerhetsfaktor genom några nya tekniska innovationer, såsom överspänningsskydd funktionen som visas i Figur 1, eller kombinationen av spänning och ström återkoppling. Speciellt för bakgrundsbelysning med storskärmsskärmar. Eftersom fler LED-lampor behövs för att uppnå bakgrundsbelysning, är ljusstyrkan enhetlighet och enhetlighet utmaningar som måste mötas.
Nackdelar: Användningen av sin egen induktans begränsar linjens storlek och längd och medför problem som ingenjörer är ovilliga att möta. EMI-bearbetning, särskilt i närheten av RF-delen, kräver särskild bearbetning för störningar, annars kommer det att leda till RF mottagning. Känsligheten minskas, och även ljudet från ljuddelen, som ljudutgångsströmmen, stör ljudet. Dessutom, i en applikation fall, om en LED misslyckas, kommer hela strängen av lysdioder att misslyckas, vilket är det resultat som människor inte vill se.
2. Kapacitiv laddningspumpdriftläge
Detta är ett relativt nytt sätt att köra. Enkelt uttryckt använder en kapacitiv laddningspump en växelmatris och en oscillator, logik och en jämförelseskontroller för att uppnå spänningsökning och kondensatorer för att lagra energi. På grund av sin högfrekventa funktion kan små keramiska kondensatorer (1μF) användas, vilket minimerar utrymme och kostnader. Laddpumpen har två driftsätt, konstant spänningsläge och konstant strömläge.
1) Laddningspump med konstant spänningsläge. Shengbang Microelectronics 'SGM3110 är en laddningspump med konstant spänningsläge. På grund av driftsegenskaperna hos laddningspumpen för konstant spänningsläge har den en hög omkopplingsfrekvens och en stor toppövergångsström. Därför behöver ingenjörer extra uppmärksamhet i PCB-layouten. Det är nödvändigt att den periferiska kondensatorn är så nära som möjligt för själva anordningen. Den yttre ledningen ska vara så kort som möjligt. Perifer PCB bör vara så stor som möjligt. Den yttre kondensatorn ska vara direkt ansluten till SGM3110. Om ledningarna är begränsade kan den passera genom den stora PCB via. Och flera vias för bra jordning.
Effektivitetsberäkningsmetod: η = Iout * Vout / Iin * Vin
Eftersom själva apparaten har byt förluster och kondensatorläckage är den faktiska effektiviteten lägre än detta värde, vilket är relaterat till tillverkarens processsteknik. Fördelen med att använda detta LED-körläge är att det kan förenkla periferinjer och minska produktkostnaden. Speciellt när det gäller småskaliga skärmar används 1-2 LED-lampor som skärmbelysningar. eller används som flash-enheter för att uppnå 250mA strömutgång i 100mS; eller en enkel DC / DC 5V boost förenklad version istället för induktiv DC / DC boost, vilket minskar kostnader och produkt EMI-problem. Nackdelen är att det endast finns ett enkelt dubbelhöjningsläge, effektiviteten är lägre, merparten av tidseffektiviteten är lägre än 70%, den faktiska användningseffektiviteten är lägre och en stor del av den förbrukas i det nuvarande begränsningsmotståndet. Vid körning av flera lysdioder är bakgrundsbelysningskoncentrationen helt beroende av lysdiodernas och strömbegränsningsmotståndets noggrannhet.
2) Laddpump med konstant strömläge. För att ytterligare effektivisera LED-körningen introducerade Shengbang Microelectronics laddningspumpen SGM3123 med 1X, 1.5X och 2X under andra kvartalet 2008. För laddningspumpen med konstant ström är den interna Logic-styrningen används för att uppnå aktuell delning för varje LED, så att lysdioderna för ljusdioderna hålls lika och samtidigt förbättras LED-drivningens effektivitet så mycket som möjligt.
I denna applikation upprätthålls LED-ljusstyrkan med den nuvarande spegelstyrningstekniken, LED-strömfelet i varje kanal överstiger inte 2% och 1X, 1,5X boost-läge gör effektiviteten att driva LED-ljusbalansen och LED: n är stor. I vissa arbetstider kan körningseffektiviteten garanteras vara över 80%. Typiska applikationslinjer visas i Figur 2.
Figur 2: Typisk applikationslinje för laddpump SGM3123 för konstantströmsläge.
Använd olika motståndsvärden för att ställa in LED-utgångsströmmen: ILED = Gain * VIset / RIset. Olika tillverkare har olika vinstkoefficienter. Samtidigt som innovationen av laddningspumpsteknologi fann man också att det använder LED för att driva en rad fördelar jämfört med DC / DC, minska kostnaderna, minska styrplattans storlek och undvika EMI-störningar.
3. För strävan efter kostnad och prestanda finns det också en rad andra körmetoder som lågsidiga LED-drivrutiner. Jämfört med laddningspumpen i konstantströmsläget saknas endast laddningspumpens förstärkning, och den konstanta strömbehandlingsdelen för strömmen är densamma. Kostnadsförhållandet mot strömförbrukningspumpens förhållande är relativt lågt. Nackdelen är att ren linjär bearbetning, när batterispänningen sjunker till en låg, till exempel 3,6 V, vid plötslig stor belastning: telefonen är ansluten för att ringa eller ta en bild, MP3-musik, MP4-spelning video, kommer att orsaka spänningsfluktuationer, spänningen kommer att släppa 0,1 ~ 0,2V, då kommer systemspänningen att falla till 3.
