导言
白炽灯泡能够宣布各式各样的光线,可是在详细的运用中,一般只需求绿色、赤色以及黄色光线——例如交通信号灯。若要运用白炽灯泡,则需求一个滤波器,这会糟蹋掉 60% 的光能,而 LED 则能够直接发作所需色彩的光线,而且在上电时,LED 几乎是瞬间发光,而白炽灯则需求 200ms的呼应时刻。因而,在刹车灯规划中采用了 LED。别的,LED 将作为光源在 DLP 视频运用中运用,以代替机械汇编 (mechanical assembly),其可进行高频率的切换。
LED的I-V 特性
图 1 显现了典型 InGaAlP LED(黄色和琥珀红)的正向电压特性。也能够把 LED 作为电压源与电阻串联建模,并检查模型与实践丈量之间的杰出关联性。电压源有一个负的温度系数,当结温上升时,电压源的正向电压会发作负的改动。InGaAlP LED的系数在-3.0mV/K~-5.2mV/K 之间,而 InGaN LED(蓝色、绿色和白色)的系数则在-3.6mV/K~-5.2mV/K 之间。这便是为什么不能直接对 LED 进行并联的原因。发作热量最多的器材需求更大的电流,更大的电流会发作更多的热量,然后引起散热失控。
图1 LED作为电阻与电压源串联建模
图2显现了作为作业电流函数的相对光输出(光通量)。很明显,光输出与二极管电流是密切相关的,因而,能够经过改动正向电流进行调光。而且,在电流较小时,曲线几乎是一条直线,可是在电流增大时,其斜率变小了。这便是说,在电流较低的时分,若将二极管电流增大一倍,则光输出也会添加一倍;可是电流较高的时分,状况就不是这样了:电流上升 100% 仅能使光输出量添加 80%。这一点很重要,由于 LED 是由开关电源驱动的,这会导致在 LED 中发作相当大的纹波电流。实践上,电源的本钱在某种程度上是由所答应的电流巨细决议的,纹波电流越大,电源本钱就越低,但光输出会因而受到影响。
图2 电流超越 1A以上,LED功率就会下降
图3量化显现了叠加于 DC 输出电流之上的三角纹波电流所引起的光输出的削减。在绝大多数状况下,该纹波电流的频率高于肉眼能够看到的 80Hz。而且,肉眼对光线的呼应是指数式的,不能察觉出小于 20% 的光线削弱。因而,即便 LED 中呈现相当大的纹波电流,也不会察觉出光输出的削减。
图3 纹波电流对LED光输出的细微影响
纹波电流也经过进步功耗而影响 LED 功能,这或许导致结温升高,并对 LED 的运用寿命发作严重影响。
图4 量化显现了由于纹波电流形成的LED功耗的升高。与LED的散热时刻常量比较,由于纹波频率较高,因而,高纹波电流(以及高峰值功耗)不会影响峰值结温,它是由均匀功耗确认的。LED的高压降如一个电压源,因而,电流波形对功耗没有影响。不过,压降有一个电阻重量,而且功耗由电阻乘以均方根 (RMS)电流的平方确认。
图4 纹波电流添加了LED的功耗
图4 也阐明晰即便在纹波电流较大的时分,对功耗也没有严重影响。例如,50%的纹波电流仅添加缺乏5%的功率损耗。当大大超越此水平常,需求减小电源的DC电流以坚持结温不变,然后保持半导体的运用寿命。经历规律显现,结温每下降10%,半导体运用寿命就会延伸两倍。而且,许多规划都倾向于更小的纹波电流,这是由于电感器的约束。绝大多数电感的规划处理才能小于20%的Ipk/Iout纹波电流比率。