LED照明的伏-安特性(电压-电流特性)是什么?
由于LED照明的核心是一个PN结;因此它具有半导体二极管的电气特性。LED具有非线性和单向导电性,只有给LED外加一个正向偏置电压,LED才会导通而发光。
当外加电压V<Va时,LED呈现高阻抗,不会发光。不同材料制备的不同光色的LED,其开启电压也不相同。小功率彩色LED的开启电压通常为1~2.5V,而白光LED的开启电压高于彩色LED的开启电压。
当外加电压V<Va时,LED进入正向工作区,通过LED的电流与外加电压呈指数关系。
当LED反向偏置时,则进入反向截止区,只有一个很小的反向电流通过LED,LED不会发光。在截止区,曲线的反向拐点电压VR 被称为反向击穿电压,此时通过LED的电流IR即为反向电流。
当外加电压V<-VR时,LED则进入反向击穿区,反向电流急剧增大。
根据LED的伏-安特性,LED的主要电气特性参数归纳为以下几种:
①正向(工作)电流IF。正向工作电流是指LED在正常发光时的正向电流值。普通LED的正向电流IF通常仅为10~20mA,而大功率白光LED的IF通常0.35~1.5A。
②正向(工作)电压VF。正向工作电压是指LED通过正向电流IF时在其两个电极之间产生的电压降。传统小功率彩色LED的正向工作电压大多为1.4~2.8V(IF=20mA)时,而白光LED的正向工作电压通常为3~4V。
③反向(击穿)电压VR.反向击穿电压是指被测LED通过规定反向电流(如10μA)时在两极间所产生的电压降。由于制作LED芯片所使用的半导体材料不同,VR值也就不同。例如InGaN LED的VR=7V,而AlInGaP LED的VR达20V。
④反向电流IR。反向电流是指在LED两端施加确定的反向电压时,流过LED的反向电流。该电流一般不大于10μA。
⑤允许功耗P。允许功耗是指保证LED安全工作的最大功率耗散值。在LED应用设计时,LED的实际功耗(P=IFVF)应不大于LED的允许功耗。
LED芯片的伏-安特性会受到发光芯片材料的影响。LED与传统光源最大的不同在于具有二极管的特征。从伏-安特性曲线可以看出,电压稍加变动,电流就会立刻增大,从而导致LED亮度不移稳定。因此,当外加电压有可能超过正向电压时,建议接入限流电压;否则,当外加电压发生波动时,会导致正向电压过电压,形成过电流并通过LED,从而造成LED损坏。
即使 LED以并联方式连接也一样。LED的伏-安特性随产品会有偏离,在并联情况下,正向电压将是其中电压最低的LED的电压值。这时电压低的LED中将会有更大的电流通过,而电压高的LED中仅有少量电流通过,这样就会导致LED之间存在亮度差,有时这会成为问题。如果电流差过大,则有可能导致LED损坏。当必须并联连接时,应使用具有相近伏-安特性的LED产品。
虽然LED具有二极管的特性,但是没有整流二极管那样的反向耐压(一般为几伏),因此在某些产品的内部装有防静电的防护二极管。这些产品如果加了反向电压就会短路,因此使用中如存在反向电压的可能,则必须接人反向二极管。