LED燈為什么要用恒流電源供電,用恒壓電源會出現什么問題?
LED燈與傳統的白熾燈或者節(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照明燈一般需要設計專用的恒流驅動電源,常見的直流恒壓電源雖然也可以點亮LED燈,但是在實際的應用中一般不使用普通的直流恒壓電源驅動,為什么不使用直流恒壓源而要使用恒流源驅動呢?
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)下當兩端電壓發(fā)生并不大的變動時,就會導致電流發(fā)生很大的變化,而過大的電流會導致發(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,估計有些同學可能會問,我們如果能保證恒電壓源電壓穩(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,之后再用這樣三個串聯的進行多組并聯,由于制造工藝很難保證每個二極管的特性都一樣,所以這樣聯接的LED燈每個串路表現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燈具有負溫度特性,當工作溫度升高時它的PN結間電阻會減小,導通電壓也隨之減小,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)會導致它的控制電流失控,最終損壞LED,所以為了應對這種情況,也需要使用恒流源進行供電。
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致電源微弱的變化會引起電流急劇變化,從而導致溫度升高。二是因為LED燈的封裝導致其散熱能力差,LED管芯的溫度不能快速散發(fā),導致出現外涼但是內熱的情況,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燈應用的產品比較多,不同的產品對亮度的質量要求也不同,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。