LED電路：串聯(lián)照明電路和并聯(lián)照明電路

LED的正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性取決于元件的材料和發(fā)光顏色。即使具有相同的材料和發(fā)光顏色，也存在半導(dǎo)體特有的個(gè)體偏差。

LED電路結(jié)構(gòu)

正向電壓

當(dāng)電流沿LED正向流動(dòng)時(shí)，正極和負(fù)極間產(chǎn)生的電壓稱為正向電壓（VF）。單位為V（伏特）。

數(shù)據(jù)表等資料中刊登了相對(duì)于電流的正向電壓的特性曲線圖《正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性》。

在實(shí)際探討LED照明電路時(shí)，這個(gè)特性是最為重要的考慮項(xiàng)目。

正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性隨LED元件的材料、尺寸以及發(fā)光顏色的不同而不同。而且隨環(huán)境溫度變化。此外，還具有半導(dǎo)體特有的特征值分布，即所謂的偏差。

當(dāng)LED恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)，正向電壓（VF）的變化不構(gòu)成大的問題，但在恒壓驅(qū)動(dòng)的情況下，需要考慮電壓變化和偏差。

LED照明電路

【串聯(lián)照明電路】

當(dāng)LED以恒壓驅(qū)動(dòng)方式串聯(lián)點(diǎn)亮?xí)r，通常如下圖所示，電路中包含與LED串聯(lián)的電阻，用于控制電流。

以這個(gè)電路為例，首先根據(jù)正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性，讀取亮燈時(shí)LED的正向電流（IF）和正向電壓（VF）值。

將數(shù)值代入上式，計(jì)算出R（電流控制電阻）值。

【并聯(lián)照明電路】

將LED以恒壓驅(qū)動(dòng)方式并列排列時(shí)，建議給每列LED加入控制電阻。

LED的正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性取決于元件的材料和發(fā)光顏色。即使具有相同的材料和發(fā)光顏色，也存在半導(dǎo)體特有的個(gè)體偏差。

如下圖所示，當(dāng)LED①和LED②的正向電壓（VF）值不同時(shí)，如果用一個(gè)電阻控制電流，則難以控制每個(gè)LED的電流（IF1和IF2）。

每個(gè)LED連一個(gè)電阻，可以設(shè)置每個(gè)LED的電流（IF1或IF2），因此更容易自由設(shè)定，例如均衡電流值、抑制亮度偏差。另外，通過加大輸入電壓（Vin），增加電阻兩邊的電壓，還可以減少偏差。

需要注意的性能

1. 溫度引起的特性變化＜光強(qiáng)?波長(zhǎng)?正向電壓 （VF）＞

LED特性根據(jù)周圍溫度及LED發(fā)熱在內(nèi)的芯片溫度（Tj：發(fā)光部的結(jié)溫）發(fā)生變化。

以下針對(duì)代表性的特性變化進(jìn)行說明。

光強(qiáng)

LED的Tj上升，則光通量變少。

這是因?yàn)樽璧K發(fā)光的電子和空穴再結(jié)合運(yùn)動(dòng)增加了。

波長(zhǎng)

與光強(qiáng)變化相同，溫度變化引起發(fā)光波長(zhǎng)發(fā)生變化。

主要是溫度變化引起半導(dǎo)體的禁帶寬度發(fā)生變化，所以波長(zhǎng)發(fā)生變化。

波長(zhǎng)變化量因材料不同有差異，InGaAlP系LED隨溫度上升時(shí)，λd有0.1nm/°C的變動(dòng)，向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)變化。

針對(duì)波長(zhǎng)規(guī)格嚴(yán)格的用途，需要探討在整機(jī)的工作保證溫度范圍內(nèi)波長(zhǎng)的變化。

正向電壓 （VF）

除特殊情況，VF的變化與發(fā)光波長(zhǎng)相同，因半導(dǎo)體的禁帶寬度變化而變化。

隨著溫度上升，VF會(huì)以2mV/°C的數(shù)值下降。

VF的變化在電路設(shè)計(jì)上是重要的要素。

LED恒流工作時(shí)，VF變化作為電路常數(shù)問題不大，但LED在恒壓工作或接近恒壓時(shí)，隨溫度上升VF下降，電流增加。

電流增加，則Tj變高，VF下降，直到達(dá)到平衡狀態(tài)為止，電流會(huì)一直增加。

相反溫度變低，則VF變高，電流減少，有可能恒壓工作時(shí)得不到所需的光強(qiáng)。

2.特性偏差

LED在制造階段就具有特性值分布，即所謂的偏差。

因此對(duì)光強(qiáng)等級(jí)、電氣特性規(guī)定了最小值等。

進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮偏差。

例如，VF隨溫度變化之前，在特定分布中已存在偏差。

當(dāng)沒有設(shè)計(jì)裕量時(shí)，針對(duì)VF偏差大的產(chǎn)品，需要探討溫度變化時(shí)是否能得到所需的特性。

根據(jù)電路特性、整機(jī)特性，有時(shí)需要將LED特性值的偏差幅度縮小。

此時(shí)，需要探討引進(jìn)特殊規(guī)格，及判斷是否能對(duì)應(yīng)此規(guī)格。

編輯：hfy