LED的基本特性及其工作條件

1、摘要：LED照明系統(tǒng)是上個電光轉(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（“動力源泉”）、電源管理與變換、傳感與控制、驅(qū)動器、熱管理、LED及其混光、散射和光學提取等部分。LED照明系統(tǒng)是上個電光轉(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（“動力源泉”）、電源管理與變換、傳感與控制、驅(qū)動器、熱管理、LED及其混光、散射和光學提取等部分。其中，由原始電源（如電池）和控制與驅(qū)動電路組成的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”。LED是一種電光轉(zhuǎn)換器件，它本身并不發(fā)光，只有在施加適當電壓和通以適當電流時才能發(fā)光。為使LED正常

2、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：LED像普通二極管一樣，是一個含有PN結(jié)的半導體器件，具有單向?qū)щ娦浴ED有一個門限電壓，只有加在LED兩端的電壓高于這個門限電壓時，LED才會導通。普通硅二極管的導通門限為0.50.7V，而LED的門限電壓通常為1.53.5V。LED的門限電壓和正常工作時的正向電壓降與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.42.6V，而白光LED的正向電壓降通常為342V。LED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。LED的光通量輸出隨流過LED電流的增大而增

3、加，但不成正比。當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。LED是一種對溫度比較敏感的器件，當其結(jié)溫升高時，光輸出將減少，正向電壓也會降低。即使是同一型號甚至是同一批次生產(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)動的低電壓單向?qū)щ娖骷瑸楸ＷCLED正常工作，必須滿足以下幾個方面的基本要求。（1）輸入直流電壓必須不低于LED的正向電壓降，否則，LED不會導通而發(fā)光。（2）采用直流電流或單向脈沖電流驅(qū)動，當驅(qū)動并聯(lián)的LED或LED串時，要求恒流而不是恒壓供電。圖1給出了隨機抽取的6只白光LED（其中A商標和B商標各3只）的正向電

4、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)動這6只（相并聯(lián)）LED，它們之間的正向電流相差較大，例如用34V驅(qū)動，正向電流范圍為l 044mA，這就使得各只LED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，當環(huán)境溫度升至50C時，額定電流降至20mA，在此情況下，為防止LED燒毀，驅(qū)動電流必須限制在20mA之內(nèi)。因此，為避免LED的驅(qū)動電流超過最大額定值，影響其可靠性，同時為獲得預期的亮度要求，保證各個LED亮度和色度的一致性，應采用恒定電流驅(qū)動方式，而不是恒壓方式。圖2 自光LED額定電流隨溫度變化的特性曲線當LED被用作閃光燈時，也可以采用正向脈沖來驅(qū)動 LED。（3）為防止LED損壞，應對流過LED 的電流加以限制。目前實現(xiàn)LED電流限制的方法主要有3種