现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法,有人说:在 LED 的伏安特性上,电压定了,电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说 LED 并联时就应该采用恒压电源供电,而 LED 串联时就应该采用恒流电源供电;有人说,因为 LED 是恒流器件,所以要用恒流源供电;有人说,采用市电供电时就应该采用恒压电源供电,采用蓄电池供电时,就应该采用恒流电源供电。至于为什么这样要求,似乎谁也说不明白。

 

那么,到底是应该采用恒压电源,还是恒流电源供电呢?


首先来看一下 LED 到底是什么样的器件。因为 LED 的亮度是和它的正向电流成正比,而且一些 LED 的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数 LED 会给出额定电流,例如Φ5 为 20mA,1W 的为 350mA…等,但这并不等于 LED 只能工作于这些额定电流,更不意味着 LED 就是一个恒流器件。例如 Cree 的 1 瓦 LED 和 3 瓦 LED 是同一型号,电流从 350mA 加大到 700mA,功率就从 1W 加大成 3W,所以这个 LED 可以工作在 350-700mA 之间的任意值。

 

要深入了解这个问题首先要知道 LED 的伏安特性。

 

 

1.LED 的伏安特性

 

LED 的中文名字就是发光二极管,所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个 20mA 的草帽 LED 的伏安特性如图 1 所示。

 

图 1. 小功率 LED 的伏安特性

 

假如用干电池或蓄电池供电,那么因为 LED 伏安特性的非线性,很小的电压变化就会引起很大的电流变化,上图中电源电压在 3.3V 时正向电流为 20mA 的 LED,如果用 3 节干电池供电,新的电池电压超过 1.5V,3 节就是 4.5V,LED 的电流就会超过 100mA,很快就会烧坏。对于 1W 的大功率 LED 也是如此,图 2 是某公司 1W 的 LED 伏安特性,而一个 12V 蓄电池的电压,在充满电到快放完电的电压可以从 14.5V 降到 10.5V。相差将近 20%。从伏安特性上可以看出,电源电压的 10%的变化(3.4V-3.1V),就会引起正向电流的 3.5 倍的变化(从 350mA 变到 100mA)。

 

图 2. 1W 大功率 LED 的伏安特性

 

2. 伏安特性的温度系数

 

到现在为止,还有很多人以为 LED 电压定了,电流也就定了,所以采用恒压和恒流是一样的。实际上,LED 的伏安特性并不是固定的,而是随温度而变化的,所以电压定了,电流并不一定,而是随温度变化的。这是因为是 LED 是一个二极管,它的伏安特性具有负温度系数的特点。

 

图 4. 串联电阻只能减小温度的影响,而不能消除其影响

 

4. 几个 LED 并联,能不能用恒压电源?

 

由于 LED 伏安特性的离散性,不但不同厂家生产的同样瓦数的 LED 伏安特性不一样,就是同一厂家生产的同一型号的 LED 其伏安特性也是不同的。

 

图 5. 不同厂家和同一厂家生产的 LED 伏安特性的离散性

 

很明显,假如用恒压电源 3.4V 供电,显然流过每个 LED 的电流都不一样,每个 LED 的亮度也就不一样。所以不能采用恒压电源供电。

 

5. 多个 LED 并联后,采用恒压电源供电,能不能用不同的串联电阻来使电流平衡?

 

在常温下是可以的,但在温升以后就不能保持了。图 6 中就显示了这个问题,常温下的 LED 伏安特性以实线表示,两个 LED 的伏安特性在斜率上略有区别,在用恒压电源 Vo 供电时,选用不同的电阻,可以得到同样的正向电流 Io。但是当温度升高时,其伏安特性左移,如虚线所示。因为还是原来的恒压和原来的电阻,此时的电流却变成了 I1 和 I2。不等于原来的 Io 了。

 

图 6. 串联电阻可以在常温下保持其电流不变,但在温升以后就不能保持电流平衡。

 

6. N 个 LED 串联后,假如用恒压电源供电,其温度效应(由温升而引起的电流增加)将会扩大 N 倍,

 

这是因为所有 LED 串联以后相当于各个 LED 的伏安特性沿电压轴串联

 

图 6. 多个 LED 串联,相当于多个伏安特性在恒流点叠接,加电以后温度上升,所有伏安特性左移。

 

温升以后,N 个伏安特性都左移,就使电流的增加也加大了 N 倍。如果采用恒流电源供电,那么温升以后,仍然能够保持电流恒定为 Io。