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給LED供電選擇采用恒壓電源還是恒流電源

來源: 時間:2019-10-18 09:58:29 瀏覽次數:

給LED供電選擇采用恒壓電源還是恒流電源?現在有關這個問題有許多各種不同貌同實異的說法,有人說:在LED的伏安特性上,電壓定了,電流也就定了。所以選用恒壓和恒流效果是相同的。有人說LED并聯時就應該選用恒壓電源供電,而LED串聯時就應該選用恒流電源

給LED供電選擇采用恒壓電源還是恒流電源?現在有關這個問題有許多各種不同貌同實異的說法,有人說:在LED的伏安特性上,電壓定了,電流也就定了。所以選用恒壓和恒流效果是相同的。有人說LED并聯時就應該選用恒壓電源供電,而LED串聯時就應該選用恒流電源供電;有人說,由于LED是恒流器材,所以要用恒流源供電;有人說,選用市電供電時就應該選用恒壓電源供電,選用蓄電池供電時,就應該選用恒流電源供電。至于為什么這樣要求,好像誰也說不明白。

那么,到底是應該選用恒壓電源,仍是恒流電源供電呢?

首要來看一下LED到底是什么樣的器材。由于LED的亮度是和它的正向電流成正比,并且一些LED的結構決議了它的散熱也便是功耗。所以大多數LED會給出額定電流,例如Φ5為20mA,1W的為350mA…等,但這并不等于LED只能作業于這些額定電流,更不意味著LED便是一個恒流器材。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一類型,電流從350mA加大到700mA,功率就從1W加大成3W,所以這個LED能夠作業在350-700mA之間的恣意值。

要深化了解這個問題首要要知道LED的伏安特性。

1、LED的伏安特性

LED的中文名字便是發光二極管,所以它自身便是一個二極管。它的伏安特性和一般的二極管伏安特性十分相似。只不過通常曲線很陡。例如一個20mA的草帽LED的伏安特性如所示。

. 小功率LED的伏安特性

假設用干電池或蓄電池供電,那么由于LED伏安特性的非線性,很小的電壓改變就會引起很大的電流改變,上圖中電源電壓在3.3V時正向電流為20mA的LED,假設用3節干電池供電,新的電池電壓超過1.5V,3節便是4.5V,LED的電流就會超過100mA,很快就會燒壞。對于1W的大功率LED也是如此,是某公司1W的LED伏安特性,而一個12V蓄電池的電壓,在充滿電到快放完電的電壓能夠從14.5V降到10.5V。相差將近20%。從伏安特性上能夠看出,電源電壓的10%的改變(3.4V-3.1V),就會引起正向電流的3.5倍的改變(從350mA變到100mA)。

. 1W大功率LED的伏安特性

2.伏安特性的溫度系數

到現在為止,還有許多人認為LED電壓定了,電流也就定了,所以選用恒壓和恒流是相同的。實際上,LED的伏安特性并不是固定的,而是隨溫度而改變的,所以電壓定了,電流并不一定,而是隨溫度改變的。這是由于是LED是一個二極管,它的伏安特性具有負溫度系數的特色。

. 伏安特性的溫度特性

溫度系數通常是-2mV/度(-1.5—2.5mV/°C),也便是跟著溫度的升高,其伏安特性左移,假設所加的電壓為穩定,那么顯然電流會添加。而LED自身的功率很低,溫升很高,加電今后,假設散熱欠好,其溫度很容易上升到八、九十度以上。假定選用3.3V恒壓源常溫下作業在20mA,而溫度升高到85度時,電流就會添加到35-37mA,而其亮度并不添加。電流添加只會使它的溫升更高,這樣就會添加光衰,下降壽數。

并且假設不用恒流源而用恒壓源供電時,常溫下作業在20mA時,到了-40度時,電流就會下降至8-10mA,亮度會下降。

對于1W的大功率LED芯片,情況也是相同,并且由于功率大,散熱更不容易,溫升問題愈加嚴重。

能夠說,除了散熱問題以外,選用恒壓電源供電是引起光衰的主要原因。所以原則上來說,LED是禁止選用恒壓電源供電的。

3、用恒壓電源今后能不能靠串聯電阻來穩定電流?

串聯電阻只要限流的效果,也便是假設電源電壓比LED串聯今后的電壓還要高,那么就需求串聯電阻來限流,以免損壞LED。可是假設想要用串聯電阻來減小溫度的影響,它的效果是很小的,這能夠從伏安特性上看出,串聯電阻今后確實能夠減小溫升帶來的電流升高,電阻越大,電流隨溫度改變越小,可是僅僅減小,并不能消除。并且很明顯,電阻將帶來額外的功耗,使得LED的總體功率下降。假定所用的LED為1W的LED,其電流為0.35A。假定串聯的電阻為100歐姆,所耗費的功率就高達12.25W顯然是不能接受的,即便把電阻下降到10歐姆,其功耗依然有1.225W。 比LED自身的功耗還要大。為了減小這種功耗,就必須把電阻再減小。然而,減小電阻的結果是使得由溫升所引起的電流改變仍是照樣加大。所以,串聯電阻決不是一個好辦法。

. 串聯電阻只能減小溫度的影響,而不能消除其影響

4.幾個LED并聯,能不能用恒壓電源?

由于LED伏安特性的離散性,不光不同廠家出產的相同瓦數的LED伏安特性不相同,便是同一廠家出產的同一類型的LED其伏安特性也是不同的。

. 不同廠家和同一廠家出產的LED伏安特性的離散性

很明顯,假設用恒壓電源3.4V供電,顯然流過每個LED的電流都不相同,每個LED的亮度也就不相同。所以不能選用恒壓電源供電。

5. 多個LED并聯后,選用恒壓電源供電,能不能用不同的串聯電阻來使電流平衡?

在常溫下是能夠的,但在溫升今后就不能堅持了。中就顯現了這個問題,常溫下的LED伏安特性以實線表示,兩個LED的伏安特性在斜率上略有區別,在用恒壓電源Vo供電時,選用不同的電阻,能夠得到相同的正向電流Io。可是當溫度升高時,其伏安特性左移,如虛線所示。由于仍是本來的恒壓和本來的電阻,此刻的電流卻變成了I1和I2。不等于本來的Io了。

. 串聯電阻能夠在常溫下堅持其電流不變,但在溫升今后就不能堅持電流平衡。

6. N個LED串聯后,假設用恒壓電源供電,其溫度效應(由溫升而引起的電流添加)將會擴展N倍

這是由于一切LED串聯今后相當于各個LED的伏安特性沿電壓軸串聯

. 多個LED串聯,相當于多個伏安特性在恒流點疊接,加電今后溫度上升,一切伏安特性左移。

溫升今后,N個伏安特性都左移,就使電流的添加也加大了N倍。假設選用恒流電源供電,那么溫升今后,依然能夠堅持電流穩定為Io。

7. 多個LED串聯時,選用恒流電源供電時,能夠使用伏安特性的溫度效應估測其結溫的上升度數

在許多應用中(例如日光燈、路燈),往往將許多LED串聯,這時分,LED的溫度系數效應就愈加明顯。由于選用恒流電源供電時其效果相當于把每一個LED的伏安特性沿電壓軸疊加。假設溫升為60度,那么伏安特性將會向左偏移0.12V,假設10個LED串聯,一切伏安特性悉數左移,總偏移就會到達1.2V。這是相當可觀的數字。反過來也能夠使用LED的這種特性來測量其結溫,例如有一個10串3并的LED組合,在接上恒流電源今后,測得其正向壓降從32.3V下降到30.6V。改變達1.7V。那么能夠估測其結溫升高為1.7/10/.002=85度

8. 恒流供電時,在串并聯電路中如何確保每串的電流均衡

假設用恒流電源只供應一串LED,那當然是最理想的了。可是,假設要供應幾串并聯的LED那如何能確保每串中的電流相同呢?是的,假設用恒流源供應幾串并聯的LED,由于LED伏安特性的離散性,各串的電流是一定不相同的。可是實際上,由于各串LED不大可能某一串里都是正向電壓偏低的,另一串里都是正向電壓偏高的。而是會相對均勻分布,所以各串之間的電流不會相差很大。

9.在恒流供電的串并聯電路中,如何防止因某個LED損壞所引起的問題

假設僅僅兩串并聯,并且其間某一串的一個LED壞了(開路),這時分不光這一串不亮,并且一切的電流都會流到另一串,使得另一串的電流加大一倍,用不了多久也會壞掉。為了防止一個壞了一串不亮,那么能夠選用悉數并串聯的辦法,也便是每串中的任何一個都和其他串中的相同方位的LED并聯。這樣,任何一個壞了(開路),僅僅這一個不亮,其他的LED依然都亮。可是假設并聯的LED只要兩串,其間有一個LED開路了,電流就都流到和它并聯的另一個LED中去,它的電流也加大一倍,使得這一個LED壽數不長,很快燒掉;假設燒壞是開路,那么就會導致一切LED悉數不亮,但其它的LED損害并不嚴重,由于沒有長時間作業于過流狀態。為了減小某一個LED損壞今后對其它LED的影響,期望并聯的LED串數越多越好。中畫出了3串5并并且同行相并的圖。這時分,某一個LED壞了,總電流渙散到其他的4個LED中,總電流在每一行一切并聯的LED中分配,正向電壓偏低的LED分到的電流就會大一些。但不致形成太大的危害。

. LED三串五并

三串五并中的每一個LED都和其它串中相同方位的LED相并聯并且僅僅這一行的電流分到其他4路中去,而其它幾行都仍是和本來相同。假設LED壞的時分是短路而不是開路,那么這一行的其它幾個LED就都不亮了。 當然為了防止這個現象,最好的辦法是在每個LED上都并聯一個穩壓管,而各串之間不要并聯。這時分任何一個LED壞了(開路),穩壓管就導通,電流的分配關系改變很小。短路則便是少一個LED發光。

. 每個發光二極管都并聯一個穩壓管選用這種辦法今后,就不需求再同行并聯了。

總結以上敘述能夠列表如下:

10.在市電LED路燈中選用恒壓開關電源加恒流模塊的辦法供電

任何市電供電的體系里,都需求一個AC/DC的開關電源。有兩種供電辦法,一種是在開關電源里加上恒流反饋控制電路,確保輸出電流穩定。可是這種辦法大多只能單路大電流輸出,并且恒流的精度不高。還有一種是,前面選用恒壓電源,后面加許多路恒流模塊,這種方案靈活性很高,恒流精度也高。

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