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LED为什么需要恒流驱动?

(2008-05-21 21:35:06)
标签:

led

电流

电压

波长

恒流驱动

期望寿命

it

分类: LEDtech

LED有着和传统光源不一样的电源驱动要求。先来看看一个各种LED工作的特种曲线。如图一所示,LED在加上电压以后,当电压越过一临界值后,就开始流出电流,发出光,LED开始工作。不同颜色的LED,其临界电压不一样,这就是我们前面所提到的禁带宽度相一致的。比如,红光的波长较长,能量低,其对应的LED临界电压也比较低,蓝光的波长较短,能量高,其领结电压也高。这一电压,就是LED一个及其重要的参数,正向电压:VF,forward voltage。我们还注意到,这些电压都比较低,只有几伏,如红外光的1.1V左右,最高的蓝光也只不到3V,即使到比较大的电流如30-40mA,其电压值也只在3.5V左右。这个电压和我们的日常使用电压是要一定距离的,因此要对电源电压进行变换才能满足LED驱动要求。另外一个重要的现象是:一旦电压超过VF之后,电流就变化比较快,而且不是线性关系,即电流增加和电压增加不成比例。

 

LED为什么需要恒流驱动?

图一:不同颜色LED的工作曲线

 

我们在来看另外一个图。图二显示的是同一批生产出来LED,由图可以看出,即使在同一批次其正向电压会200-300mV.虽然,200-300mV只相当于10%的电压变动,但却会使流经LED的电流相差一倍以上。而我们知道,LED发光强度是由其PN结两边电子和空穴的复合数量,即流过PN结的电流决定的。这就意味着,即使在相同的电压条件下,同一批次的LED,其表现的亮度会差上一倍,这会严重影响我们的视觉。因此说LED是电流驱动器件,要想保证LED一定的亮度,最直接最简便的方法就是输入给LED一定的电流,而不是控制加在LED两端的电压。

LED为什么需要恒流驱动?

 

图二:同一批次LED的正向电压和电流的关系曲线,实线和虚线分别来自不同的厂。

 

LED不采用恒流电流驱动,不仅照明度将不稳定,还会影响其波长,缩短其寿命。图三显示了蓝光LED的正向电流和发射波长间的关系。从图中可以看出,随着电流的增大,LED发光的中心波长将会向短波长方向移动。当电流从0增大到500mA时,其波长偏移将近10nM,这会带来明显的色彩飘移。更为严重的是,如果LED在超过最大额定值长期运行时,有可能被损坏。图四是Philips公司的实验结果,显示了LED早衰,具体表现为亮度下降,平均期望寿命降低.如图所示,在同样的结温下,电流越大,其期望寿命越短:在140度的结温下,1.5A时(B50,L70)为17000小时,1A时为36000小时,700mA和350mA时,都会超过60000h.LED为什么需要恒流驱动?图三  LED波长和电流的关系

LED为什么需要恒流驱动?

 

图四 LED寿命,驱动电流,结温和平均寿命(B50, L70)

 

因此,作为电流型器件的LED,恒流驱动是非常重要的,不仅能保证一定的亮度,还能延长其使用时间。

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