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白光LED及驱动原理
多年来，发光二极管(LightEmittingDiode；LED)已经广泛使用在状态指示以及信息显示屏上，现在我们更可以在常见的红、绿及黄光之外，选用蓝光以及广泛应用于便携式设备的白光产品。举例来说，白光LED被认为是彩色显示设备的理想背光照明，但在为这些新型LED设计电源时，我们必须注意其本身的特性。这篇文章将介绍旧款与新型LED的特性以及驱动它们所需的电源效能要求。
点亮LED的最简单方式是通过串联电阻在LED上加上电压源，只要工作电压(VB)维持不变，LED便会发出固定亮度的光线，不过亮度事实上会随着环境温度的上升而减弱，我们可以通过控制电阻值来改变发光强度。以5mm直径的标准LED来说，图1显示了正向电压(VF)与正向电流(IF)间的关系，请注意LED两端的压降会随着正向电流的升高而上升，假设10mA正向电流的单颗绿色LED在固定5V下工作，那么串联电阻RV就等于（5V-VF,）/10mA=300欧姆，一般LED正向电压为2V，见图2。这类常见的发光二极管采用砷、镓、磷等材料组合生产，在设计上相当容易处理，同时也广泛为设计工程师所熟悉，它们拥有许多优势：
■发光色彩，也就是发光波长在正向电流、工作电压与环境温度变化时基本上能够维持相当的稳定度，标准的绿光LED发光波长大约为565nm，误差值只有约25nm，因此将这类LED加以并联并不会产生问题（请参见图3），色彩差异非常小，正向电压的正常变动对发光强度造成的差异也不高，我们通常可以忽略同一家制造商以及同一批产品间的任何差异。■正向电压在正向电流到达10mA前差异并不大，这个变动值对红光LED来说大约为200mV，对其他色彩则为400mV，请参考图1。■对正向电流低于10mA的情况下，蓝光或白光LED的正向电压要低上许多，因此可以直接由锂离子电池或3颗镍氢电池以低成本方式供电，因此控制标准LED工作的电路成本相当低。如果LED的工作电压高于最高正向电压要求，那么就不需要升压转换器或复杂且昂贵的电流源，事实上只要应用上能够接受当电池电量降低时发光强度也会减弱的情况，那么LED也可以直接由锂离子电池或3颗镍氢电池推动。
能够发出蓝光的LED在很长一段时间都没有被开发出来，因此设计工程师只能利用现有的红、绿与黄光，早期的组件事实上并不是真正的蓝光LED，而是采用蓝色涂布材料包覆的发光体，第一颗真正的蓝光LED在几年前采用纯碳化硅(SiC,SiliconCarbon)材料开发，但发光效率却不佳，新一代的组件则采用新的氮化镓基底物质，并达到了第一代版本几倍的发光效率，目前应用在蓝光LED上的材料称为氮化铟镓(InGaN,Indium-Gallium-Nitride)，发光波长在450nm到470nm的范围，InGaNLED可以提供氮化镓LED5倍的发光强度。真正的白光LED事实上却没有实现，这类组件由于白色并不在发光频谱上，所以产生很困难，也因此我们将白色视为几种波长的混和，所以在制造白光LED时就必须采取某些技巧，将蓝光InGaN基底材料，以会因蓝光激发而发出黄光的转换材料覆盖，所得到蓝光与黄光混和，对眼睛来说就会被认为是白光色彩，如图4所示。由于白光是由多个波长混和而成，因此我们无法对白光LED定义特定的波长，因此白光LED的色彩就由色彩坐标定义，这些XY轴的值以国际照明委员会(CIE,CommissionInternationaleDeL'Eclairage)15.2号文件的指示计算，白光LED的性能指标通常会标示出正向电流增加时这些色彩坐标的变化，请参考图5，不幸的是，采用InGaN技术的LED并不像标准红、绿与黄色型式的产品那么容易处理。InGaNLED的主要发光波长，也就是色彩会随着正向电流的变化而改变，如图6。例如白光LED会因转换材料不同，产生色彩偏移，以及蓝色发光InGaN随正向电压变化而造成波长的改变，这些色彩变化可以由图5中看出，其中X与Y轴的变化就代表了色彩的改变，如前面所提，白光LED并没有特定波长。正向电压在正向电流到达10mA时会大幅变化，变化的范围大约为800mV，部分LED材料变化甚至更大，因此由电池放电所造成的工作电压变化会改变色彩，原因是工作电压造成正向电流的变化。在10mA正向电流的情况下，正向电压大约为3.4V，这个数字因制造商而定，范围大约由3.1V到4.0V。电流电压特性同时也在不同的LED间存在不小的差异，由电池电压直接驱动LED相当困难，原因是大部分电池放电后的状态可能会低于LED正向电压的最低要求。
目前便携式与使用电池供电的设备大多采用白光LED作为背光照明，特别是手机、PDA等的彩色显示屏幕需要白色的背光来取得接近原始色彩的色彩还原，在大部分情况下，单颗白光LED并不能满足需求，因此需要让数颗LED以并