LED的基本特性及其工作條件

     LED照明系統(tǒng)是上個(gè)電光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其電光轉(zhuǎn)換過程從供電部分開始，依次包括原始電源（“動(dòng)力源泉”）、電源管理與變換、傳感與控制、驅(qū)動(dòng)器、熱管理、LED及其混光、散射和光學(xué)提取等部分。其中，由原始電源（如電池）和控制與驅(qū)動(dòng)電路組成的LED供電系統(tǒng)是LED工作的必要條件。LED的供電系統(tǒng)從廣義上講就是LED的“電源”。

　　1.LED的基本特性

　　LED是一種電光轉(zhuǎn)換器件，它本身并不發(fā)光，只有在施加適當(dāng)電壓和通以適當(dāng)電流時(shí)才能發(fā)光。

　　為使LED正常工作，必須了解其基本特性。LED具有多方面的特性，其中最主要的特性有以下幾點(diǎn)：

　?、貺ED像普通二極管一樣，是一個(gè)含有PN結(jié)的半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ娦浴?/p>

　　②LED有一個(gè)門限電壓，只有加在LED兩端的電壓高于這個(gè)門限電壓時(shí)，LED才會(huì)導(dǎo)通。普通硅二極管的導(dǎo)通門限為0.5～0.7V，而LED的門限電壓通常為1.5～3.5V。LED的門限電壓和正常工作時(shí)的正向電壓降與LED的光色有關(guān)，紅光、綠光、黃光等LED的正向電壓降（VF）通常為.4～2.6V，而白光LED的正向電壓降通常為3～4．2V。

　?、跮ED具有非線性的伏一安特性曲線，通過LED的電流與加在它兩端的電壓不成正比關(guān)系。

　　④LED的光通量輸出隨流過LED電流的增大而增加，但不成正比。當(dāng)光通量增加到一定程度后，其隨電流增加而增加的量很少，呈明顯變緩之趨勢。

　?、軱ED是一種對溫度比較敏感的器件，當(dāng)其結(jié)溫升高時(shí)，光輸出將減少，正向電壓也會(huì)降低。

　?、藜词故峭恍吞柹踔潦峭慌紊a(chǎn)的LED器件，其參數(shù)的離散性也較大。

　　2. LED的基本工作條件

　　LED是一種電流驅(qū)動(dòng)的低電壓單向?qū)щ娖骷?，為保證LED正常工作，必須滿足以下幾個(gè)方面的基本要求。

　?。?）輸入直流電壓必須不低于LED的正向電壓降，否則，LED不會(huì)導(dǎo)通而發(fā)光。

　　（2）采用直流電流或單向脈沖電流驅(qū)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)的LED或LED串時(shí)，要求恒流而不是恒壓供電。

　　圖1給出了隨機(jī)抽取的6只白光LED（其中A商標(biāo)和B商標(biāo)各3只）的正向電流IF隨正向電壓TIE變化的關(guān)系曲線。如果用恒定電壓驅(qū)動(dòng)這6只（相并聯(lián)）LED，它們之間的正向電流相差較大，例如用3．4V驅(qū)動(dòng)，正向電流范圍為l 0～44mA，這就使得各只LEDˉ的亮度和色度存在較大的差異。

　　LED所允許的額定電流（30mA）隨溫度的升高而減小，如圖2所示。由該圖可知，當(dāng)環(huán)境溫度升至50C時(shí)，額定電流降至20mA，在此情況下，為防止LED燒毀，驅(qū)動(dòng)電流必須限制在20mA之內(nèi)。因此，為避免LED的驅(qū)動(dòng)電流超過最大額定值，影響其可靠性，同時(shí)為獲得預(yù)期的亮度要求，保證各個(gè)LED亮度和色度的一致性，應(yīng)采用恒定電流驅(qū)動(dòng)方式，而不是恒壓方式。

圖1 6只白光LED的正向電流隨正向電壓變化的關(guān)系曲線

圖2 自光LED額定電流隨溫度變化的特性曲線

　　當(dāng)LED被用作閃光燈時(shí)，也可以采用正向脈沖來驅(qū)動(dòng) LED。

　?。?）為防止LED損壞，應(yīng)對流過LED 的電流加以限制。目前實(shí)現(xiàn)LED電流限制的方法主要有3種，每種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，見表1。

表1 3種LED 電流限制方法比較（白光LED：VF=4V， IF=350mA，ViN=12V ）

（4）由于LED電流與其光能量之間的非線性關(guān)系，LED應(yīng)在光效比較高的電流值下工作。

　　（5）大功率LED最好加設(shè)散熱器，以防止器件過熱而損壞。

　　總而言之，為正確使用LED，保證其正常工作，必須為其提供合適的工作條件。