白光LED室內可見光通信研究

易沖沖

【摘要】 白光LED的出現(xiàn)和廣泛應用極大的推動了可見光信息通信的發(fā)展，其不僅憑借發(fā)光率高、驅動電壓和功耗低、使用壽命長的特點，逐漸取代傳統(tǒng)照明設備，在室內照明領域得到廣泛應用，而且將其與無線光通信系統(tǒng)結合應用可以滿足室內用戶的網(wǎng)絡需求，所以其自產(chǎn)生起一直受到廣泛的關注，而LED自身特征決定，白光LED室內可見光通信的實現(xiàn)對其驅動電源具有嚴重的依賴性，所以本文結合其驅動電源對白光LED室內可見光通信展開研究，為我國可見光通信的持續(xù)深入發(fā)展作出努力。

【關鍵詞】 白光LED 室內可見光通信 驅動電源

前言：白光LED憑借其自身優(yōu)點被廣泛應用于室內照明領域的同時，憑借其響應時間短、調直速度快的特征逐漸滲透到通信領域，而且其在實際應用中表現(xiàn)出較高的發(fā)射功率、對無線電頻譜的占用率低、不產(chǎn)生電磁干擾和輻射，節(jié)約資源等優(yōu)點，得到有效推廣，而白光LED室內可見光通信的實現(xiàn)對其驅動光源設計具有較強的依賴性，所以從此方面展開研究對深化此技術具有重要意義。

一、白光LED室內可見光通信驅動電源分析

LED室內可見光通信是以可見光發(fā)光二極管LED比傳統(tǒng)照明設備切換速度快的特點，利用室內大型顯示屏、照明設備、信號器等發(fā)生出直接用肉眼觀察不到的高速調制光波信號，實現(xiàn)信息的調制和傳輸，并利用光電轉換器對信號接收，實現(xiàn)信息通信，其光信號發(fā)射部分和光信號接收部分的實現(xiàn)都需要對信號進行轉換，而這需要其驅動光源提供支持，LED驅動電源作為直接將電源供應轉化成特定電壓電流，實現(xiàn)對LED驅動發(fā)光的轉換器，其可以隨著LED正向電壓的變化而對電壓進行改變，白光LED的發(fā)光強度和其應用時需要的正向電流呈正比例關系，而且在其應用過程中會產(chǎn)生導通電壓，通常情況下電流在20毫安左右時，其導向電壓在3至3.5伏之間，其并不能滿足實際需求，所以在實際應用中需要驅動電源實現(xiàn)多個白光LED的串聯(lián)或并聯(lián)[1]。

為避免驅動電流超出白光LED的最大額定值，使其達到預期亮度標準，要實現(xiàn)恒流驅動，所以通常情況下其驅動電源要具有較迅速的啟動反應，在毫秒級的相應時間內就可以完成全光通輸出，而且對氣候變化、振動有較好的適應、抵抗能力，使用壽命長久，具有良好的可控性，可以對其下射光通比進行調整，而且具有高水平的光效等特點，能夠增加白光LED恒流輸出中的溫度負反饋，預防外界不利環(huán)境對其使用壽命的影響，起到保護作用[2]。

二、白光LED室內可見光通信驅動電源優(yōu)化

在調制度不發(fā)生任何變化的情況下，LED所輸出交流光功率縮減為某低頻參考頻率值的二分之一時，與之相應的頻率即調制帶寬，而LED在無線光通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，直接受到調制帶寬的影響，而載流子壽命和結電容又會影響其高速調制，幾十兆赫茲的白光LED并不能夠滿足高比特速率系統(tǒng)的應用標準，此時需要優(yōu)化驅動電源對LED進行改進。首先，當白光LED的驅動電源輸出路數(shù)較復雜時，其出路之間的電流干擾越大，解決成本越高，而且輸出的電流較高會導致線路發(fā)熱，經(jīng)大量計算顯示白光LED的發(fā)熱量通常是電流的平方，換句話說電流為原來的三倍，其發(fā)熱量將為原來的九倍，所以白光LED室內可見光通信驅動電源應盡可能選用單路或雙路輸出的形式，而且電流量應盡可能的縮減；其次，當白光LED做室內可見光應用時，其應該實現(xiàn)智能化控制，所謂智能化控制不僅限于光源的開關，而且可以根據(jù)照明需要及外界環(huán)境的變化，對自身亮度進行調節(jié)，這不僅有利于能源節(jié)約，而且在亮度改變時，所需要通過的電流量也要隨之改變，使線路的發(fā)熱量得到有效的控制；再次，受功率越大，發(fā)熱愈加明顯，LED內部散熱效果越差的影響，LED驅動電源應向小功率方向發(fā)展，其不僅可以縮減成本投入，而且也可以有效的降低白光LED事故發(fā)生的概率，延長白光LED的使用壽命，以此緩解白光LED室內可見光通信應用中出現(xiàn)的芯片發(fā)熱、功率管發(fā)熱、工作頻率降頻、白光LED電流過大等問題[3]。

但在實際應用中白光LED驅動電源雖然緩解了散熱難題、有效的提升白光LED的使用壽命，但其對功率的描繪方面，如何在LED高溫環(huán)境作業(yè)下加大功率余量，以保證白光LED的使用壽命；在元件選型時如何利用漂移的高溫狀況參數(shù)選擇適合的電解電容和導線，以延長元件在的使用壽命；在針對白光LED進行恒流參數(shù)描繪時，如何控制批量電流差錯，降低白光LED的正向壓誤差等問題仍然存在，需要在白光LED室內可見光通信深化的過程中逐步完善，由此可見驅動電源是白光LED室內可見光通信實現(xiàn)的重要保證，其優(yōu)化過程將直接推動白光LED室內可見光通信效果的提升。

三、結論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著白光LED的推廣使用，我國的照明領域和通信領域都發(fā)生了明顯的變化，而LED自身屬于具有負溫度特征的特性敏感半導體器件，在室內可見光通信功能發(fā)揮時需要穩(wěn)定其工作狀態(tài)并有效保護，所以驅動光源方面在白光LED室內可見光通信研究中至關重要。

參 考 文 獻

[1]駱宏圖，陳長纓，傅倩，趙惠珊，莫晨曉.白光LED室內可見光通信的關鍵技術[J].光通信技術，2011，02：56-59.

[2]沈振民.基于LED的室內可見光通信信道建模及光學接收端研究[D].北京：北京理工大學，2014.

[3]吳瑕.基于LED的室內可見光通信系統(tǒng)的研究與設計[D].武漢：華中師范大學，2014.