ed(发光二极管)用于状态显示和矩阵面板已经很多年了。现在，可选用的led包括新开发的蓝光和白光led(广泛用于便携装置)以及普遍存在的绿光、红光和黄光led。白光led可做为彩显的理想背景照明。但是，在为led设计电源时应注意这些新led器件的固有特性。本文描述新、老led的特性以及激励它们所需的电源性能。
图1 标准红光、绿光和黄光led的正向电压(范围1.4v~2.6v)与正向电流的关系
图2 串联电阻器和恒压源为led工作提供一种简单方法
图3 并联工作的几个红光、黄光、绿光led配置
图4 白光led发射波长(实线)包含蓝光和黄光区域的峰值，被人眼视为白光(图中的虚线为人眼相对光灵敏度)
标准红光，绿光和黄光led
使led工作的最简单方法是把电压源通过一个串联电阻加到led上。只要工作电压(vb)保持恒定，led会发射恒定强度的光(虽然光强随环境温度增高会减弱)。可以根据要求改变电阻值来变化光强。
图1示出5mm直径标准led的正向电压(vf)与正向电流(if)的关系。注意，跨接在led上的压降随正向电流增加。假定单个绿光led在5v恒定工作电压下具有10ma正向电流，则串联电阻器kv=(5v-vf,10ma)/10ma=300w。如图2所示，典型工作条件下数据手册给出正向电压是2v。像这种商用二极管是用镓-砷化物-磷化物制造的。大多数的设计工作师了解和容易处理它们，这种led具有如下特点：
?发射的彩光(发射波长)在正向电流、工作电压和环境温度变化时能相对保持恒定。标准绿光led发射波长为565nm左右，容差只有25nm。因此，几个这样的led并联工作(图3)不会成问题。其色差是很小的。正向电压的正常变化会导致光强略有变化，但这种差别也是较小的。通常，可以忽略来自同一厂家和同一批号的led的差别。
?在正向电流接近10ma时正向电压随正向电流有小的变化。红光led变化大约200mv，其他led变化400mv左右(见图1)。
·在正向电流低于10ma时，其正向电压比蓝光或白光led小很多，这样可直接用li+电池或一个3节nimh电池对它们供电。
因此，使标准led工作的供电成本是相当低的。在led工作电压大于其最大正向电压时不需要升压变换器或复杂昂贵的电流源。只要应用允许随电池放电所导致光强减弱的容限，led甚至可直接工作在li+或3节nimh电池。
图5 正向电流变化导致的白光led色度坐标移位
图6 增加正向电流改变发射波长使蓝光led色度变化
蓝光和白光led
长期以来人们无法得到发射蓝光的led。设计人员只能用已有的红光、绿光和黄光led。早期的器件实际上不是蓝光led，而是用蓝光围绕小的白炽灯泡散射。几年前，用纯硅碳(sic)材料开发出首批“真正的蓝光”led，但其光效率不高。第二代器件是用钾一氮化物材料，其光效率是第一代蓝光led的几倍。现在蓝乐led所用的外延材料是铟-钾-氮化物(ingan)。在450nm~470nm发射波长范围，ingan led光强是钾-氮化物led的5倍。
真正的白光led仍未能用，制造这种器件的困难在于白光不能呈现在彩色光谱中，而我们看到的白光是不同波长的混合光。因此，必须用妙法产生白光。用发射黄光的变换材料覆盖发蓝光的ingan基底材料，用蓝光激发。因此，产生蓝光和黄光的混合光，这就是人眼看到的白光(见图4)。
因为白光是不同波长的混合，所以，白光led不可能有一个特定波长。用色坐标定义白光led。根据cie(commission internationale de l,eclairage)15.2版计算x和y 坐标。往往在白光led数据手册中给出色坐标随正向电流增加而变化(见图5)。可惜，ingan led处理起来不像标准绿光、红光和黄光led那样容易。
ingan led的主波长(彩色)随正向电流而变化(图6)。例如，在白光led中，除了发蓝光ingan材料波长随正向电压变化外，变换材料的不同密度也产生色移。从图5可见这种色变化，x和y坐标改变意味着色变化。如前所述，白光led不具有一个特定的波长。
对于高达10ma的正向电流，正向电压变化很大。其变化范围800mv左右(某些二极管型号甚至变化更大)。因此，电池放电引起的工作电压变化会改变光色，这是因为工作电压变化会改变正向电流。在10ma正向电流时，正向电压为3.4v左右(此数值随制造商不同而异，范围为3.1v~4.0v)。对于不同led，其电流-电压特性也呈现出很大差异。led直接由电池供电工作是困难的，因为，大多数电池的放电态低于led所需的最小正向电压。
图7 随机选择的一组白光led的电压-电流特性曲线
图8 具有电流控制的max1912电荷泵为并联白光led提供足够的工作电压和电流控制
图9 单个外电阻器(rset)可编程max1916加到每个led上的相同电流。加pwm信号到使能引脚可产生简单的亮度控制(降低亮度功能)
图10 d/a转换器控制led的降低亮度
图11 开关升压变换器使能几个串联l
