LED正在尋找其擴(kuò)充產(chǎn)品應(yīng)用范圍的途徑。汽車照明、電視背光燈以及平板電腦只是幾個需要多個LED的應(yīng)用。使用恒流驅(qū)動大量LED即可通過長長的串行連接完成，也可通過并行驅(qū)動多個LED串完成。但是，將大量LED連成長串會導(dǎo)致高電壓及單點(diǎn)故障問題。同樣，以并聯(lián)形式為多個串供電需要多個電流調(diào)節(jié)器，每串一個，這可導(dǎo)致更高的復(fù)雜度與成本。當(dāng)前的趨勢是讓多個串并聯(lián)工作，本文將探討實(shí)施電路系統(tǒng)達(dá)到這一目標(biāo)的方法和原理。

　　LED與標(biāo)準(zhǔn)二極管類似，也是電流驅(qū)動型器件。它具有I-V曲線，其中電流與電壓為非線性，而且正向電壓的一個小小變化就會導(dǎo)致一個大的電流變化。由于LED電流差不多與LED光通量成正比，因此對于電視等應(yīng)用來說精確控制電流至關(guān)重要。但并不是所有應(yīng)用都必須要求LED亮度匹配的高精度。如果LED采用單串形式驅(qū)動，那么亮度肯定匹配，因?yàn)槊總€LED具有相同的電流強(qiáng)度。隨著所用LED數(shù)量的增加，就必須使用并聯(lián)串，并必須做出如何控制每串電流的選擇。

　　典型白光LED具有3.3V的正向電壓，在額定電流下變量高達(dá)20%。如果串聯(lián)使用10個LED，那么在相同電流下可能第一串需要33V電壓才能充分驅(qū)動，而第二串則需要39.6V。如果將這兩個串并聯(lián)，較低電壓串分流的電流明顯比預(yù)期的要多，而第二串明顯要少。單串中所有LED都位于其正向電壓規(guī)范高端的可能性很小，而且所用的LED越多，這種可能性就越小。

　　事實(shí)上，這兩串之間的平衡性要好得多，但可能仍有幾伏的差異。為針對這種情形提供幫助，LED制造商使用分檔法對零部件進(jìn)行分組，其可精確匹配LED正向電壓(Vf)壓降(以及通量與波長)，實(shí)現(xiàn)更好的性能。圖1A是一種實(shí)現(xiàn)雙串并聯(lián)的簡單低成本實(shí)施方案，只需固定電壓電源以及用來設(shè)定電流強(qiáng)度的簡單電阻器。

　　傳感電阻器上的電壓可通過外部控制電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，以通過調(diào)高或調(diào)低輸出電壓實(shí)現(xiàn)對LED電流的精確控制。盡管這可調(diào)節(jié)第一串中的LED電流，但不一定在第二串中管用。如果控制回路可提高被調(diào)節(jié)LED串的輸出電壓，但第二串的電壓壓降在二者中較低，其實(shí)它會使第二串的電流更差。

　　當(dāng)應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)二極管中時，LED正向壓降隨溫度上升而降低。如果一個串比另一個串熱得多，其正向壓降就會降低，并開始消耗更多電流。這樣所增加的熱耗散會進(jìn)一步使其升溫，從而不僅會增大其電流，而且還很有可能因熱失控而導(dǎo)致LED故障。這種情況需求驅(qū)動各串的電壓經(jīng)過電流調(diào)節(jié)并保持恒定。此外，所有LED都應(yīng)安裝在一個共用散熱片上，以便在它們之間保持盡量相等的工作溫度。

　　在采用恒定電壓驅(qū)動各串時，熱失控不是什么問題，但是各串間的電流匹配會很差。由于每串都是相互獨(dú)立的(即一串中的電流不會直接影響另一串中的電流)，因此采用電壓電源驅(qū)動時故障容差較好，但是，在一個串中的電流通過Vfb進(jìn)行調(diào)節(jié)時，故障容差也不好。在這種情況下，如果一個LED在經(jīng)過調(diào)節(jié)的串中打開，驅(qū)動各串的電壓就可被控制電路調(diào)高，而且最終會在未調(diào)節(jié)串中引起過壓，從而導(dǎo)致故障。在采用無反饋電壓電源驅(qū)動足以滿足需求時，圖1A中的電路不會為要求更為嚴(yán)格的應(yīng)用提供精確的LED串電流匹配。

　　圖1.電流鏡(B)可針對簡單電阻器電流調(diào)節(jié)(A)提供各種優(yōu)勢

　　圖1 B采用電流鏡調(diào)節(jié)兩個串中的電流。第一串不僅使用來自傳感電阻器Rs1的電壓反饋(Vfb)調(diào)節(jié)其電流，而且還依靠Q1及Q2的Vbe匹配在Rs2中設(shè)定相同的電壓。有了相同的傳感電阻器電壓值，可強(qiáng)制第二個串中流入相同的電流。調(diào)節(jié)精確度主要取決于Q1與Q2Vbe電壓間的匹配。為此，在相同裸片上提供支持兩個組件的雙路電阻器可幫助降低溫度、處理以及其它變化。

　　這種電路可提供適當(dāng)?shù)木_度，但基本電流不匹配以及Vbe與Rs的比率會產(chǎn)生誤差，使其不太完美。Vfb電壓與Vbe的比值越大，誤差就越低，但會增大功耗。此外，為Q1/Q2添加串連基極電阻器可能也有助于提高精確度。