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貼片LED使用方式介紹,，發光二極管常見的特性與規格說明

LED(Light Emitting Diode)是一種能發光的半導體電子組件，將電能直接轉換成光，相較于傳統光源由電轉化為熱，再由熱能轉化成光能的發光過程，LED具有高發光效率、節能及壽命長等特點。隨著LED產業的發展，除了傳統的單晶、多晶LED封裝，也衍生出將驅動IC封裝進LED內的產品(RGB+IC)。

LED規格介紹

1. 驅動條件限制(Absolute Maximum Ratings)

如下圖1，規范LED在25 Ｃ能承受的最大驅動條件，超出表格中的驅動條件可能造成產品損壞、效能及壽命降低…等風險，常見的規范如下：

逆向電壓(VR)：LED能承受的逆偏壓大小。

正向電流(IF)：直流驅動時，電流大小不能超過25mA。當溫度超過25 Ｃ時，請參考下圖2的減額曲線，例：40 Ｃ時電流大小不可超過20mA。

PWM驅動電流(IFP)：當PWM頻率=1kHz; Duty = 10%，電流大小不能超過100mA。

圖1、驅動條件限制

圖2、減額曲線

2. 光電特性(Electro-Optical Characteristics)

LED生產會經過定電流自動測試機檢測特性，下圖3標示在25 Ｃ時量測出的光電特性，圖中右側的Condition字段代表測試條件。

圖3、光電特性

發光強度(IV)：電流5mA驅動時，亮度范圍在72~180mcd。

發光角度(2θ1/2)：LED發光強度衰減到50%的角度，如下圖4，虛線標示衰減到50%強度時角度是±65 因此標示130°。

圖4、發光角度圖

正向電壓(VF)：電流由LED正極流向負極時，正、負極間產生的電壓稱為正向電壓。

5mA驅動時VF范圍2.6V~3.0V。VF會隨著IF成正比變化。如下圖5，10mA驅動時VF=3.0V；25mA驅動時VF = 3.4V。

圖5、 IF vs VF關系圖

貼片LED驅動方式介紹

1. 傳統LED驅動方式：

LED的光電特性(如：亮度、VF)隨著驅動電流的不同而有很大的變化。LED驅動方式分為定電壓與定電流兩種。定電壓驅動的線路僅需電壓源與限流電阻，因此線路簡單且價格便宜，但電流變化較大導致LED的光色一致性較差。定電流驅動一般需加定電流驅動IC，成本較高，但LED的光色一致性較佳。

(a) 定電壓驅動：

如下圖6，注意每一顆LED的線路上皆須加上限流電阻，不建議多顆LED共享一顆限流電阻，且VCC需大于LED VF。

圖6、定電壓驅動線路

透過?? =??/??

可計算LED流過的IF大小。

例：限流電阻R1, R2=500Ω；VCC = 5V

LED1 VF = 2.6V，LED2 VF = 3V。

則LED1 IF =4.8mA (???? =(5V?2.6V)/500)；LED2 IF =4mA (???? =(5V?3V)/500)

LED VF會隨著電流大小變化且生產時VF也有差異，同款LED使用相同的限流電阻，IF也會不同。IF不同會使LED的波長、亮度產生變化，因此光色一致性要求高的應用，不建議使用定電壓驅動。

(b) 定電流驅動

如下圖7，定電流驅動輸出的電流是固定的，建議每一定電流源對應一顆LED，電流相同則LED的光色一致性較佳。若將LED并聯，則兩顆LED的IF仍會因VF差異而不同，因此不建議使用。

圖7、定電流驅動線路

2. LED內建IC驅動方式

有別于傳統LED，每顆RGB+IC的產品內有一顆定電流驅動IC，不須額外的定電流源即可完成定電流驅動的效果。RGB+IC有單線控制(Data)與雙線控制(Data, Clock)兩種方式，市面上常見為單線控制產品，線路建議如圖8，以單線傳遞訊號，將產品串接在一起，僅需使用DIN及DOUT兩只接腳，即可完成串接多顆RGB LED的效果；透過DIN訊號，各色LED有8bit=256階的PWM Duty控制，詳細數據請參考單線式RGB+IC應用手冊。

圖8、RGB+IC驅動線路

四、驅動方式優缺點比較

LED 常見的三種驅動方式特色比較如下圖 9，建議使用者依據需求選擇不同的產品、驅動方式。

圖9、優缺點比較表

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