白光LED室內可見光通信研究

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【摘要】 白光LED的出現和廣泛應用極大的推動了可見光信息通信的發展，其不僅憑借發光率高、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結合應用可以滿足室內用戶的網絡需求，所以其自產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深入發展作出努力。

【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出較高的發射功率、對無線電頻譜的占用率低、不產生電磁干擾和輻射，節約資源等優點，得到有效推廣，而白光LED室內可見光通信的實現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光二極管LED比傳統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、信號器等發生出直接用肉眼觀察不到的高速調制光波信號，實現信息的調制和傳輸，并利用光電轉換器對信號接收，實現信息通信，其光信號發射部分和光信號接收部分的實現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，實現對LED驅動發光的轉換器，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多個白光LED的串聯或并聯[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化

在調制度不發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在無線光通信中數據傳輸的速度，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的應用標準，此時需要優化驅動電源對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熱，經大量計算顯示白光LED的發熱量通常是電流的平方，換句話說電流為原來的三倍，其發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，而且可以根據照明需要及外界環境的變化，對自身亮度進行調節，這不僅有利于能源節約，而且在亮度改變時，所需要通過的電流量也要隨之改變，使線路的發熱量得到有效的控制；再次，受功率越大，發熱愈加明顯，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的芯片發熱、功率管發熱、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高溫環境作業下加大功率余量，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的重要保證，其優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現，隨著白光LED的推廣使用，我國的照明領域和通信領域都發生了明顯的變化，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揮時需要穩定其工作狀態并有效保護，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的研究與設計[D].武漢：華中師范大學，2014.