LED恒壓電源和恒流電源的區(qū)別

現(xiàn)在有關(guān)這個(gè)問題有很多各種不同似是而非的說法，有人說：在LED的伏安特性上，電壓定了，電流也就定了。所以采用恒壓和恒流效果是一樣的。有人說LED并聯(lián)時(shí)就應(yīng)該采用恒壓電源供電，而LED串聯(lián)時(shí)就應(yīng)該采用恒流電源供電;有人說，因?yàn)長(zhǎng)ED是恒流器件，所以要用恒流源供電;有人說，采用市電供電時(shí)就應(yīng)該采用恒壓電源供電，采用蓄電池供電時(shí)，就應(yīng)該采用恒流電源供電。至于為什么這樣要求，似乎誰(shuí)也說不明白。

那么，到底是應(yīng)該采用恒壓電源，還是恒流電源供電呢?

首先來看一下LED到底是什么樣的器件。因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度是和它的正向電流成正比，而且一些LED的結(jié)構(gòu)決定了它的散熱也就是功耗。所以大多數(shù)LED會(huì)給出額定電流，例如Φ5為20mA，1W的為350mA…等，但這并不等于LED只能工作于這些額定電流，更不意味著LED就是一個(gè)恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型號(hào)，電流從350mA加大到700mA，功率就從1W加大成3W，所以這個(gè)LED可以工作在350-700mA之間的任意值。

要深入了解這個(gè)問題首先要知道LED的伏安特性。

1.

LED的伏安特性

LED的中文名字就是發(fā)光二極管，所以它本身就是一個(gè)二極管。它的伏安特性和一般的二極管伏安特性非常相似。只不過通常曲線很陡。例如一個(gè)20mA的草帽LED的伏安特性如圖1所示。

圖1. 小功率LED的伏安特性

假如用干電池或蓄電池供電，那么因?yàn)長(zhǎng)ED伏安特性的非線性，很小的電壓變化就會(huì)引起很大的電流變化，上圖中電源電壓在3.3V時(shí)正向電流為20mA的LED，如果用3節(jié)干電池供電，新的電池電壓超過1.5V，3節(jié)就是4.5V，LED的電流就會(huì)超過100mA，很快就會(huì)燒壞。對(duì)于1W的大功率LED也是如此，圖2是某公司1W的LED伏安特性，而一個(gè)12V蓄電池的電壓，在充滿電到快放完電的電壓可以從14.5V降到10.5V。相差將近20%。從伏安特性上可以看出，電源電壓的10%的變化(3.4V-3.1V)，就會(huì)引起正向電流的3.5倍的變化(從350mA變到100mA)。

圖2. 1W大功率LED的伏安特性

2.伏安特性的溫度系數(shù)

到現(xiàn)在為止，還有很多人以為L(zhǎng)ED電壓定了，電流也就定了，所以采用恒壓和恒流是一樣的。實(shí)際上，LED的伏安特性并不是固定的，而是隨溫度而變化的，所以電壓定了，電流并不一定，而是隨溫度變化的。這是因?yàn)槭荓ED是一個(gè)二極管，它的伏安特性具有負(fù)溫度系數(shù)的特點(diǎn)。

圖4. 串聯(lián)電阻只能減小溫度的影響，而不能消除其影響

4.幾個(gè)LED并聯(lián)，能不能用恒壓電源?

由于LED伏安特性的離散性，不但不同廠家生產(chǎn)的同樣瓦數(shù)的LED伏安特性不一樣，就是同一廠家生產(chǎn)的同一型號(hào)的LED其伏安特性也是不同的。

圖5. 不同廠家和同一廠家生產(chǎn)的LED伏安特性的離散性

很明顯，假如用恒壓電源3.4V供電，顯然流過每個(gè)LED的電流都不一樣，每個(gè)LED的亮度也就不一樣。所以不能采用恒壓電源供電。

5. 多個(gè)LED并聯(lián)后，采用恒壓電源供電，能不能用不同的串聯(lián)電阻來使電流平衡?

在常溫下是可以的，但在溫升以后就不能保持了。圖6中就顯示了這個(gè)問題，常溫下的LED伏安特性以實(shí)線表示，兩個(gè)LED的伏安特性在斜率上略有區(qū)別，在用恒壓電源Vo供電時(shí)，選用不同的電阻，可以得到同樣的正向電流Io。但是當(dāng)溫度升高時(shí)，其伏安特性左移，如虛線所示。因?yàn)檫€是原來的恒壓和原來的電阻，此時(shí)的電流卻變成了I1和I2。不等于原來的Io了。

圖6. 串聯(lián)電阻可以在常溫下保持其電流不變，但在溫升以后就不能保持電流平衡。

6. N個(gè)LED串聯(lián)后，假如用恒壓電源供電，其溫度效應(yīng)(由溫升而引起的電流增加)將會(huì)擴(kuò)大N倍，

這是因?yàn)樗蠰ED串聯(lián)以后相當(dāng)于各個(gè)LED的伏安特性沿電壓軸串聯(lián)

，

圖6. 多個(gè)LED串聯(lián)，相當(dāng)于多個(gè)伏安特性在恒流點(diǎn)疊接，加電以后溫度上升，所有伏安特性左移。

溫升以后，N個(gè)伏安特性都左移，就使電流的增加也加大了N倍。如果采用恒流電源供電，那么溫升以后，仍然能夠保持電流恒定為Io。