浅谈多芯片集成型大功率白光 LED 的光品质

       大功率照明系统价格很高，而小功率芯片，组合成同样的功率，其价格相对较低，很适合使用。除此之外，多芯片集成型大功率白光 LED 还有独特的优势：通过不同的串并联组合，可以实现各种不同的额定电压和电流，更好地适应驱动电路设计，提高整体发光效能，降低成本；单位面积的芯片数可随意设定，可以封装成各种不同的点和面光源
       白光 LED 的光品质决定了其是否能进人普通照明领域。以我们设计的集成功率型 IW 白光 LED 为例，色温23摄氏度时，光通量可以达到30lm以上。色温在11摄氏度时，光通量可以达到25lm以上。功率相同，光通量不同，价格也有差别。图 1 所示为集成功率型 IW 大功率白光 LED 的光谱特性，色温为23摄氏度。图 2 为对应的光强分布曲线。根据具体情况可以设计出二次光学器件，以达到特定的光强分布。色温随电流的变化关系如图 3 所示，可以看出，不同电流大小对色温还是有一定的影响。
        当温度升高时，LED的正向压降会随着温度的升高而下降，如果采用恒压方式驱动，则电流会大幅度上升，从而导致温度进一步升高，严重降低 LED 的发光效率，缩短 LED 的寿命。因此，通常情况下，恒流驱动方式优于恒压方式。但对于多芯片集成的大功率 LED ，采用恒流驱动也不一定是最好的驱动方案。因为，某一串LED发生短路或断路后，将造成电流分配不均，影响LED的正常工作，加速老化，降低寿命。
 
 
           图 1  IW 白光 LED 光谱图                            图 2 光强分布曲线                              图 3色温随电流变化曲线      
  
         驱动电路:
        根据能量来源的不同， LED 驱动电路总体上可分为两类，一是 AC / DC 转换，能量来自交流市电，二是 DC / DC 转换，能量来自干电池、可充电电池、蓄电池等。根据 LED 驱动原理的不同，又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。线性电路成本及价格低廉，但效率较低，一般不会超过 60 % 。开关电路效率高，一般可达 80 ％左右，但成本较高。对于由低于8颗小功率 LED 芯片组成的光源，目前已有很多的 DC ／DC以二转换芯片可以作为其驱动器，且很多是恒流驱动。如常用的LED组HV9903 ，采用 1.2 MH ：的开关振荡频率，可以驱动6颗串联的 LED ，如图6所示，电流可以在 5 ~ 40 mA 调整，还具有关断模式，效率可以达到85% 。如图 7 所示，TPS6 104 开关驱动电路，其最大输出电压最高可达28V，可以为最多8颗LED提供恒流驱动，还可以通过 PWM 信号对 LED 的亮度进行控制，其效率与输人电压和负载等多种因素有关，最高可达87% ，电流不超过 20mA 。对于 LED 颗数比较少的情况，还可以采用恒压驱动，如图8所示，为XC6 371 升压电路原理图，其外围器件非常少，是最简单的  DC / DC  转换器之一，输人电压最低只需。 gv 即可启动工作，随着输人电压的升高，其转换效率也会提高，通过合理选择外围器件，最高转换效率大约 85 ％左右。

        对于以普通市电为电源的情况， LED 驱动电路相对更成熟，小功率 LED 光源可以采用电容降压实现恒流驱动，对于大电流情况，可以采用开关恒流驱动电路，效率较高，可达 80 % ，成本也相对低廉。

 
 图 6HV9903 接线图
 
 
 图 7 TPS6 14 接线图
 
 
 图 8 XC6371 典型电路图