很多年来，发光二极管(led)广泛的应用于状态显示与点阵显示板。现在，不仅可以选择近期刚刚研发出来的蓝光和白光产品(普遍用于便携设备)，而且也能在已有的绿光、红光和黄光产品中选择。例如，白光led被认为是彩色显示器的理想背光源。但是，必须注意这些新型led 产品的固有特性，需要为其设计适当的供电电源。本文描述了新、旧类型led的特性，以及对驱动电源的性能要求。

    标准红光、绿光和黄光led

    使led 工作的最简单的方式是，用一个电压源通过串接一个电阻与led 相连。只要工作电压(vb)保持恒定，led 就可以发出恒定强度的光(尽管随着环境温度的升高光强会减小)。通过改变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。

    对于5mm直径的标准led，图1给出了其正向导通电压(vf)与正向电流(if)的函数曲线。[1] 注意led的正向压降随着正向电流的增大而增加。假定工作于10ma正向电流的绿光led应该有5v 的恒定工作电压，那么串接电阻rv 等于(5v -vf,10ma)/10ma = 300 。如数据表中所给出的典型工作条件下的曲线图(图2)所示，其正向导通电压为2v。

    图1. 标准红光、绿光和黄光led 具有1.4v 至2.6v 的正向导通电压范围。当正向电流低于10ma时，正向导通电压仅仅改变几百毫伏。

    图2. 串联电阻和稳压源提供了简单的led 驱动方式。

    这类商用二极管采用gaasp (磷砷化镓)制成。易于控制，并且被绝大多数工程师所熟知，它们具有如下优点： ?所产生的色彩(发射波长)在正向电流、工作电压以及环境温度变化时保持相当的稳定性。标准绿光led 发射大约565nm 的波长，容差仅有25nm。由于色彩差异非常小，在同时并联驱动几个这样的led 时不会出现问题(如图3 所示)。正向导通电压的正常变化会使光强产生微弱的差异，但这是次要的。通常可以忽略同一厂商、同一批次的led 之间的差异。 ?正向电流高至大约10ma时，正向电压变化很小。红光led 的变化量大约为200mv， 其它色彩大约为400mv (如图1 所示)。 ?相比之下，对于低于10ma 的正向电流，蓝光和白光led 的正向电压变化更小。可以直接使用便宜的锂电池或三节nimh 电池驱动。

    图3. 该图给出了同时并联驱动几个红光、黄光或者绿光led 的结构，具有很小的色彩差异或亮度差异。

    因此，驱动标准led的电流消耗非常低。如果led的驱动电压高于其最大的正向电压，则并不需要升压转换器或者复杂昂贵的电流源。

    led甚至可以直接由锂电池或者3节nimh电池来驱动，只要因电池放电而导致的亮度减弱可以满足该应用的要求即可。

    蓝光led

    在很长的一段时间内都无法提供发射蓝光的led。设计工程师仅能采用已有的色彩：红色、绿色和黄色。早期的“蓝光”器件并不是真正的蓝光led，而是包围有蓝色散射材料的白炽灯。

    几年前，使用纯净的碳化硅(sic)材料研制出了第一个“真正的蓝光”led，但是它们的发光效率非常低。下一代器件使用了氮化镓基料，其发光效率可以达到最初产品的数倍。当前制造蓝光led的晶体外延材料是氮化铟镓(ingan)。发射波长的范围为450nm至470nm，氮化铟镓led可以产生五倍于氮化镓led的光强。

    白光led

    真正发射白光的led是不存在的。这样的器件非常难以制造，因为led的特点是只发射一个波长。白色并不出现在色彩的光谱上；一种替代的方法是，利用不同波长合成白色光。

    白光led设计中采用了一个小窍门。在发射蓝光的ingan基料上覆盖转换材料，这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。于是得到了蓝光和黄光的混合物，在肉眼看来就是白色的(如图4所示)。

    图4. 白光led 的发射波长(实线)包括蓝光和黄光区域的峰值，但是在肉眼看来就是白色。肉眼的相对光敏感性(虚线)如图所示。

    白光led的色彩由色彩坐标定义。x和y坐标的数值根据国际照明委员会(cie)的15.2规范的要求计算得到。白光led 的