led的最大脉冲电流是有相关限制的,如下面型号发光管最大峰值电流为100mA,是在10%占空比,0.1ms脉宽条件下才允许的.因此,动态扫描时,要计算出每个点的脉宽及重复频率,让峰值电流不要超过许用值.
LED的脉冲驱动发布时间：2007-7-30 10:25:33 信息来源：中国照明商务网 浏览次数：565 摘要：本文主要介绍了Hewlett-Packard研究AlInGaP LED脉冲驱动的一些实验数据，并简要地介绍了不同应用产品的使用条件，目的是方便大家初步了解LED在脉冲驱动条件下的一些性能，为LED电路设计提供一些思路，可以作为广大LED使用者的参考。
此文主要讨论AlInGaP LED在脉冲电流驱动模式下其电输出特性。
当LED采用脉冲电流驱动时﹐我们有两重要的因素要考虑，其一是安全最大峰值电流与占空比的关系；其二是在不同脉冲电流大小驱动条件下，LED的长期光性能。
一、基本理论
当有短暂强光输出或者矩阵显示屏面呈现多变的特性和图像时，LED需要采用脉冲驱动。脉冲电流的脉冲宽度一般由所要输出的平均亮度來决定。
当采用脉冲电流驱动LED时，我们主要考虑如下参数:
· 在峰值时的光强
· 最大安全峰值电流
· 占空比
· LED裝置所能承受的最高温度
· 脉冲频率
对于矩形波而言, 最大峰值电流与占空比的乘积即为LED的平均电流。在最大峰电流时输出的亮度与占空比的乘积就是其平均输出亮度。
为了把可见闪烁减为最少，LED采用脉冲驱动时脉冲频率应大于100Hz﹐最佳脉冲频率是1000Hz。
总之,当脉冲电流的占空比一定时，所需输出的平均亮度就决定了驱动脉冲的最大峰值。
最大安全峰值电流：最大峰值电流取决于LED的电流密度,即在LED不被损坏，且其光输出衰减在允许规格內的前提下，LED晶片每平方厘米允许通过的最大电流,单位为(A/M2)。LED工作一段时间后，其光输出功率会下降，导致光输出功率下降的原因是峰值时的电流密度的作用,而不是平均电流。
以上理论是理解在不同脉冲电流驱动条件下驱动AlInGaP LED 的基本原理，设想采用矩形波电流脉冲來驱动LED，用整流交流电流驱动LED会得出不同结论。
二、光输出功率下降与占空比的关系
当正向电流流过LED晶片的p-n结时,將导致光输出功率下降情况发生。在电流脉冲接通时间里,选择正向电流,光通量都会下降，以下数据是Hewlett-Packard为研究方便假设的数据，不代表真实的结果。
例如:(图一是一假设的例子).在10%接通时间占空因素情况下,假如光通量下降率为-5%,那么:
· 接通100小时后,此 LEDs下降约为-5%.
· 接通1,000小时后,此 LEDs 下降约为-10%.
· 接通10,000小时后,此 LEDs下降约为-15%.
· 接通100,000小时后,此 LEDs下降约为-20%.
同一直流驱动条件,即在100%接通时间占空因素情况下,选择同一正向电流,光输出功率下降情况为:
· 接通10小时后,光输出功率下降约为-5%.(相当于10％占空因素接通时间驱动情况下，接通100小时)
· 接通100小时后,光输出功率下降约为-10％.(相当于10%占空因素接通时间驱动情况下,接通1,000小时)
· 接通1,000小时后,光输出功率下降约为-15%.(相当于10%占空因素接通时间驱动情况下,接通10,000小时)
· 接通10,000小时后,光输出功率下降约为-20%.(相当于10%占空因素接通时间驱动情况下,接通100,000小时).
三、AlInGaP LED裝置脉冲驱动条件
Hewlett-Packard 对长期高温操作寿命(+55℃)这种情况进行了评估，以便确定脉冲峰值和直流电流的范围，高温操作寿命及驱动电流条件如图表一所示，设计者们凭借这些最大驱动电流条件來确定矩形驱动电流脉冲和整流交流驱动电流，范围为从100mA,占空因素为30%至50mA 直流。这范围能保证在任何情况下操作也不会过驱动。
表一：高温寿命实验使用的直流和脉冲电流条件
表二中这范围尽管不能保证光输出功率会下降,但是在各种应用中,光输出功率下降比率是可以接受的。对光输出功率下降情况进行评估,可以确定它的可接受性。
表二：最大绝对电流参数
AlInGaP LED灯仔可以在驱动电流少于10mA 条件下操作，但是值得特別注意的是,不能保证它的可靠性操作，因此在使用电流少于10mA之前,建议设计者们与Hewlett-Packard联系。
四、各种驱动方式的比较： 图二为脉冲电流驱动的安全曲线图,它用直线表示。为了对比的目的,它与一条半圆形线相连接。这种情况很具有代表性:高温操作寿命(+55 ℃ ).时间达到12,000小时。这图表只是一种规划，达到12,000小时时,实际长期工作性能怎样,Hewlett-Packard 也不能保证。
图二说明﹕当脉冲电流的占空比小于30%时，LED的最大峰值电流可以达到100mA，当占空比在30 -60% 之间时，LED的平均电流不能超过30mA，当占空比大于60%时，LED的峰值电流最大为50mA.。
五、直流驱动条件 图三 为在２０mA ，30mA， 50mA 驱动条件电流条件下长期光输出性能情况，直流驱动电流在20mA 至30mA 之间呈现出下降情况。接通100,000小时后,平均下降-30%.超过30mA一直到50mA会继续下降,当达到50mA,接通100,000小时后,下降率大于-40%。
六、10%占空比脉冲驱动条件的性能： 图四曲线为其长期光输出性能情况，LED 接通时间占空因素为10%，峰值驱动电流达到50mA,接通100,000小时后,平均长期输出功率下降约为-30%。把图4中光输出下降情况(条件为:30mA和50mA 峰值电流，接通10,000小时)与图3中光输出下降情况(条件为:20mA和30mA直流电流,接通10,000小时)进行对比。可以看出在各自的时间点,光输出下降情况大致是一样的。
当峰值驱动电流大天50mA 时,导致下降急剧增加。接通100,000小时,峰值电流为75mA 时,平均下降约为-40%。当峰值驱动电流增加到100mA时,平均下降增至约为-50%。
调整占空因素，保持流过LED的平均电流为30mA时的性能：
图五所示为平均电流30mA,调整占空因素來规划长期光输出性能情况。
接通100,000小时后,所规划的长期光输出功率下降约为-40%；如果占空因素为40%,峰值电流为75mA,长期光输出功率下降约为-47%；如果占空因素为30%,峰值电流为75mA,接通100,000小时后。光输出功率下降约为-50%。
把图5中脉冲操作条件与30mA 直流下降曲线进行对比。在所有这三种脉冲条件下,光输出下降要比30mA d直流时大。
七、Hewlett-Packard AlInGaP LED扩充保险契约
Hewlett-Packard为AlInGaP T-1 34 LED灯仔提供一圹充保险契约，保证5年中有足夠的光输出功率。在这5年期间,平均光输出功率下降少于50%。下面的驱动电流范围在“扩充保险契约”版本里有解释:
1. DC操作条件下,LED驱动电流维持在10mA DC 和30mA DC 之间
2. 脉冲条件下,LED驱动峰值电流必须大于10mA,且不超过70mA
3. 平均电流不能超过30mA(也就是说,占空因素最大值应等于在60mA峰值电流时的50%;占空因素最大值等于70mA峰值电流时的43%).当占空因素大于50%时,峰值电流不能超过30mA
图六为Hewlett-Packard AlInGaP “LED扩充保险契约”中的脉冲电流操作范围。保险契约脉冲电流操作范围是图2中推荐的操作范围的一子集。在保险契约的任何驱动电流范围內,它都能保证平均光通量下降少于-50%,而且AlInGaP T-1 34 LED 灯仔可使用5 年。
八、各种 LED驱动电流条件的适合性
设计者们在不同的应用中,理解各种 LED 驱动电流条件的适合性对他们來说很重要。对于一种使用AlInGaP LED 裝置的产品,最小光输出功率可能被一些规则加以规范或基于人类的因素参数。在这两种情况下，选择LED驱动电流条件必须保证LED长期光输出功率下降。
有关驱动电流和脉冲电流操作条件的一些建议。图表三为驱动电流和脉冲驱动电流条件提供了一些建议。为了这篇应用简要的目的,假设在不同应用中,长期平均光输出功率下降为-40%.然而这种假设在实际应用中是不被接受的，选择实际驱动条件应该与图三、图四和图五相核对，以便保证所设计的AlInGaP LED长期平均光输出下降情况与成品设计及任务目标相一致。
以上内容只是Hewlett-Packard研究的一些数据和经验，我们在这里跟大家作一介绍，主要目的是让以前对脉冲驱动不熟悉的朋友对这种驱动方式有一定的了解，同时和直流驱动方式作一定的比较，让工程师们了解到LED在不同的驱动方式和应用下亮度衰减的状况，方便工程师在设计LED电路时充分考虑到LED的特性，以便设计出更优秀的电路，提高产品的品质。 |
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