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  • LED電路結(jié)構(gòu)與性能介紹
    • 發(fā)布時間:2021-05-31 15:56:51
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    LED電路結(jié)構(gòu)與性能介紹
    LED電路結(jié)構(gòu)
    正向電壓
    當電流沿LED正向流動時,正極和負極間產(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>。
    在實際探討LED照明電路時,這個特性是最為重要的考慮項目。
     LED電路結(jié)構(gòu)
    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,還具有半導體特有的特征值分布,即所謂的偏差。
    當LED恒流驅(qū)動時,正向電壓(VF)的變化不構(gòu)成大的問題,但在恒壓驅(qū)動的情況下,需要考慮電壓變化和偏差。
    LED照明電路
    【串聯(lián)照明電路】
    當LED以恒壓驅(qū)動方式串聯(lián)點亮時,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。
     LED電路結(jié)構(gòu)
    以這個電路為例,首先根據(jù)正向電流(IF)-正向電壓(VF)特性,讀取亮燈時LED的正向電流(IF)和正向電壓(VF)值。
    將數(shù)值代入上式,計算出R(電流控制電阻)值。
    【并聯(lián)照明電路】
    將LED以恒壓驅(qū)動方式并列排列時,建議給每列LED加入控制電阻。
     LED電路結(jié)構(gòu)
    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,也存在半導體特有的個體偏差。
    如下圖所示,當LED①和LED②的正向電壓(VF)值不同時,如果用一個電阻控制電流,則難以控制每個LED的電流(IF1和IF2)。
    每個LED連一個電阻,可以設置每個LED的電流(IF1或IF2),因此更容易自由設定,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。
     LED電路結(jié)構(gòu)
     LED電路結(jié)構(gòu)
    需要注意的性能
    1. 溫度引起的特性變化<光強?波長?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。
    以下針對代表性的特性變化進行說明。
    光強
    LED的Tj上升,則光通量變少。
    這是因為阻礙發(fā)光的電子和空穴再結(jié)合運動增加了。
    波長
    與光強變化相同,溫度變化引起發(fā)光波長發(fā)生變化。
    主要是溫度變化引起半導體的禁帶寬度發(fā)生變化,所以波長發(fā)生變化。
    波長變化量因材料不同有差異,InGaAlP系LED隨溫度上升時,λd有0.1nm/°C的變動,向長波長側(cè)變化。
    針對波長規(guī)格嚴格的用途,需要探討在整機的工作保證溫度范圍內(nèi)波長的變化。
    正向電壓 (VF)
    除特殊情況,VF的變化與發(fā)光波長相同,因半導體的禁帶寬度變化而變化。
    隨著溫度上升,VF會以2mV/°C的數(shù)值下降。
    VF的變化在電路設計上是重要的要素。
    LED恒流工作時,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,隨溫度上升VF下降,電流增加。
    電流增加,則Tj變高,VF下降,直到達到平衡狀態(tài)為止,電流會一直增加。
    相反溫度變低,則VF變高,電流減少,有可能恒壓工作時得不到所需的光強。
    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。
    因此對光強等級、電氣特性規(guī)定了最小值等。
    進行光學設計、電路設計時需要考慮偏差。
    例如,VF隨溫度變化之前,在特定分布中已存在偏差。
    當沒有設計裕量時,針對VF偏差大的產(chǎn)品,需要探討溫度變化時是否能得到所需的特性。
    根據(jù)電路特性、整機特性,有時需要將LED特性值的偏差幅度縮小。
    此時,需要探討引進特殊規(guī)格,及判斷是否能對應此規(guī)格。
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