LED驱动电源必需为恒流源？

yuyixiong

01引言
当初无关这个问题有得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。所以采取恒压和恒流成果是同样的。有人说LED并联时就应该采取恒压电源供电，而LED串连时就应该采取恒流电源供电；有人说，由于LED是恒流器件，所以要用恒流源供电；有人说，采取市电供电时就应该采取恒压电源供电，采取蓄电池供电时，就应该采取恒流电源供电。至于为何这样要求，似乎谁也说不明确。
那末，究竟是应该采取恒压电源，仍是恒流电源供电呢？
首先来看一下LED究竟是甚么样的器件。由于LED的亮度是和它的正向电流成反比，并且一些LED的构造抉择了它的散热也就是功耗。所以大少数LED会给出额外电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA…等，但这其实不等于LED只能任务于这些额外电流，更不料味着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能够任务在350-700mA之间的恣意值。
要深化理解这个问题首先要知道LED的伏安特性。
02 LED的伏安特性
LED的中文名字就是发光二极管，所以它自身就是一个二极管。它的伏安特性和个别的二极管伏安特性十分类似。只不外通常曲线很陡。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
如果用干电池或蓄电池供电，那末由于LED伏安特性的非线性，很小的电压变动就会惹起很大的电流变动，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED，假如用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。关于1W的大功率LED也是如斯，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个十二V蓄电池的电压，在充溢电到快放完电的电压能够从14.5V降到10.5V。相差将近20%。从伏安特性上能够看出，电源电压的10%的变动（3.4V-3.1V），就会惹起正向电流的3.5倍的变动（从350mA变到100mA）。


图2. 1W大功率LED的伏安特性
03 伏安特性的温度系数
到当初为止，还有得多人认为LED电压定了，电流也就定了，所以采取恒压和恒流是同样的。实际上，LED的伏安特性并非固定的，而是随温度而变动的，所以电压定了，电流其实不一定，而是随温度变动的。这是由于是LED是一个二极管，它的伏安特性拥有负温度系数的特征。


图3. 串连电阻只能减小温度的影响，而不克不及打消其影响
04几个LED并联，能不克不及用恒压电源？
因为LED伏安特性的离散性，非但不同厂家出产的一样瓦数的LED伏安特性纷歧样，就是同一厂家出产的同一型号的LED其伏安特性也是不同的。


图4. 不同厂家和同一厂家出产的LED伏安特性的离散性
很显著，如果用恒压电源3.4V供电，显然流过每个LED的电流都纷歧样，每个LED的亮度也就纷歧样。所以不克不及采取恒压电源供电。
05多个LED并联后，采取恒压电源供电，能不克不及用不同的串连电阻来使电流均衡？
在常温下是能够的，但在温升当前就不克不及放弃了。图6中就显示了这个问题，常温下的LED伏安特性以实线表现，两个LED的伏安特性在斜率上略有区分，在用恒压电源Vo供电时，选用不同的电阻，能够失掉一样的正向电流Io。然而当温度降低时，其伏安特性左移，如虚线所示。由于仍是原来的恒压和原来的电阻，此时的电流却变为了I1和I2。不等于原来的Io了。


图5. 串连电阻能够在常温下放弃其电流不变，但在温升当前就不克不及放弃电流均衡。
06  N个LED串连后，如果用恒压电源供电，其温度效应（由温升而惹起的电流减少）将会扩张N倍
这是由于一切LED串连当前至关于各个LED的伏安特性沿电压轴串连。


图6. 多个LED串连
至关于多个伏安特性在恒流点叠接，加电当前温度回升，一切伏安特性左移。
温升当前，N个伏安特性都左移，就使电流的减少也加大了N倍。假如采取恒流电源供电，那末温升当前，依然可以放弃电流恒定为Io。
07多个LED串连时，采取恒流电源供电时，能够利用伏安特性的温度效应揣测其结温的回升度数
在得多运用中（例如日光灯、路灯），往往将得多LED串连，这时候候，LED的温度系数效应就更为显著。由于采取恒流电源供电时其成果至关于把每一个个LED的伏安特性沿电压轴叠加。如果温升为60度，那末伏安特性将会向左偏移0.十二V，假如10个LED串连，一切伏安特性整个左移，总偏移就会达到1.2V。这是至关可观的数字。反过去也能够利用LED的这类特性来丈量其结温，例如有一个10串3并的LED组合，在接上恒流电源当前，测得其正向压降从32.3V升高到30.6V。变动达1.7V。那末能够揣测其结温降低为1.7/10/.002=85度
08恒流供电时，在串并联电路中如何包管每串的电流平衡
如果用恒流电源只供应一串LED，那固然是最现实的了。然而，如果要供应几串并联的LED那如何能包管每串中的电流同样呢？是的，如果用恒流源供应几串并联的LED，因为LED伏安特性的离散性，各串的电流是一定纷歧样的。然而实际上，因为各串LED不大可能某一串里都是正向电压偏低的，另外一串里都是正向电压偏高的。而是会相对于平均散布，所以各串之间的电流不会相差很大。
09在恒流供电的串并联电路中，如何防止因某个LED毁坏所惹起的问题
如果只是两串并联，并且其中某一串的一个LED坏了（开路），这时候候非但这一串不亮，并且一切的电流都会流到另外一串，使得另外一串的电流加大一倍，用不了多久也会坏掉。为了不一个坏了一串不亮，那末能够采取整个并串连的办法，也就是每串中的任何一个都和其余串中的一样地位的LED并联。这样，任何一个坏了（开路），只是这一个不亮，其他的LED依然都亮。然而如果并联的LED只要两串，其中有一个LED开路了，电流就都流到和它并联的另外一个LED中去，它的电流也加大一倍，使得这一个LED寿命不长，很快烧掉；如果烧坏是开路，那末就会致使一切LED整个不亮，但其它的LED侵害其实不重大，由于没有长时间任务于过流形态。为了减小某一个LED毁坏当前对其它LED的影响，但愿并联的LED串数越多越好。图7中画出了3串5并并且同行相并的图。这时候候，某一个LED坏了，总电流扩散到其他的4个LED中，总电流在每一个行一切并联的LED中调配，正向电压偏低的LED分到的电流就会大一些。但不致形成太大的危害。


图7. LED三串五并
三串五并中的每一个个LED都和其它串中一样地位的LED相并联并且只是这一行的电流分到其他4路中去，而其它几行都仍是和原来同样。如果LED坏的时分是短路而不是开路，那末这一行的其它几个LED就都不亮了。固然为了不这个景象，最佳的方法是在每个LED上都并联一个稳压管，而各串之间不要并联。这时候候任何一个LED坏了（开路），稳压管就导通，电流的调配瓜葛变动很小。短路则就是少一个LED发光。


图8. 每个发光二极管都并联一个稳压管采取这类办法当前，就不需求再同行并联了。
总结以上叙说能够列表如下：
那末是否恒压电源在LED照明中就无用武之地了呢？彻底不是这样。
10在市电LED路灯中采取恒压开关电源加恒流模块的办法供电
任何市电供电的零碎里，都需求一个AC/DC的开关电源。有两种供电办法，一种是在开关电源里加之恒流反馈管制电路，包管输入电流恒定。然而这类办法大多只能单路大电流输入，并且恒流的精度不高。还有一种是，后面采取恒压电源，前面加得多路恒流模块，这类计划灵敏性很高，恒流精度也高。
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