LED燈為什么要用恒流電源供電,用恒壓電源會出現(xiàn)什么問題?
LED燈與傳統(tǒng)的白熾燈或者節(jié)能燈相比有明顯優(yōu)勢,比如發(fā)光效率高,節(jié)能性能好,壽命長等。但是LED照明燈一般需要設(shè)計專用的恒流驅(qū)動電源,常見的直流恒壓電源雖然也可以點亮LED燈,但是在實際的應(yīng)用中一般不使用普通的直流恒壓電源驅(qū)動,為什么不使用直流恒壓源而要使用恒流源驅(qū)動呢?
這是由LED發(fā)光二極管的伏安特性和溫度特性決定的,首先要說的是伏安特性,發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管基本相同,即正常發(fā)光狀態(tài)下流過它的電流與加在這兩端的電壓成非線性關(guān)系,在正向電壓供電的情況下發(fā)光二極管的伏安特性比普通二極管還要“陡峭”一些,就是說同樣電壓波動的情況下發(fā)光二極管的電流波動比普通二極管還要大。這樣正常發(fā)光狀態(tài)下當(dāng)兩端電壓發(fā)生并不大的變動時,就會導(dǎo)致電流發(fā)生很大的變化,而過大的電流會導(dǎo)致發(fā)光二極管損壞。所以保證正常工作狀態(tài)的發(fā)光二極管電流穩(wěn)定就很重要。
講到這里,估計有些同學(xué)可能會問,我們?nèi)绻鼙WC恒電壓源電壓穩(wěn)定無波動,是不是就可以使用恒壓源給LED供電呢?其實即使能保證恒壓電流電壓穩(wěn)定也不行,這里涉及到的情況比較多,也比較復(fù)雜。比如像下面圖中排列的照明燈,
先是三個發(fā)光二極管串聯(lián),之后再用這樣三個串聯(lián)的進(jìn)行多組并聯(lián),由于制造工藝很難保證每個二極管的特性都一樣,所以這樣聯(lián)接的LED燈每個串路表現(xiàn)出來的伏安特性會有差別,這樣即使給每個串路兩端供同樣電壓也可能出現(xiàn)發(fā)光亮度不均勻的情況。而且對于一些電池供電的LED照明燈,隨著工作時間的增加,電池輸出電壓很難保證無波動。
還有一種情況就是溫度特性的影響,LED燈具有負(fù)溫度特性,當(dāng)工作溫度升高時它的PN結(jié)間電阻會減小,導(dǎo)通電壓也隨之減小,正向伏安特性曲線會左移,就像下圖中虛線所示的那樣,
這樣在同樣電壓的情況下,它的工作電流就會增大,而工作電流增大又反過來繼續(xù)促使其溫度升高,這種惡性循環(huán)會導(dǎo)致它的控制電流失控,最終損壞LED,所以為了應(yīng)對這種情況,也需要使用恒流源進(jìn)行供電。
LED燈溫度升高主要有兩個原因,一是因為它伏安特性的非線性導(dǎo)致電源微弱的變化會引起電流急劇變化,從而導(dǎo)致溫度升高。二是因為LED燈的封裝導(dǎo)致其散熱能力差,LED管芯的溫度不能快速散發(fā),導(dǎo)致出現(xiàn)外涼但是內(nèi)熱的情況,這種情況即使增加散熱片也不容易把熱量有效的散發(fā)出去,要解決這個問題最終要從封裝方式和材料上想辦法。
LED燈應(yīng)用的產(chǎn)品比較多,不同的產(chǎn)品對亮度的質(zhì)量要求也不同,如果是普通的照明燈可能要求不會很高,但是如果用它作為高檔投影儀或高檔攝影燈的光源,則對亮度的穩(wěn)定性要求就會比較高,這種情況就需要準(zhǔn)確的控制電流。所以雖然LED燈使用恒壓電源可以點亮,也能正常工作,但其穩(wěn)定性和適應(yīng)性都不好,而使用恒流電源供電則可以解決這些問題。這就是發(fā)光二極管為什么要用恒流源供電的原因。