红色LED和蓝色LED的开启电压是否相同?

发布网友发布时间：2022-08-11 23:21

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热心网友时间：2024-12-02 11:04

在灯具设计中，如何估算 LED的电压，是一门看似简单却需要注意许多细节的学问。首先，每颗工厂产出的LED，即使在相同条件下测试，顺向偏压或多或少都会有些差异。其次，LED电压还会随着温度而变化。想要确保灯具的使用性及信赖性，我们必须了解几个会影响LED电压的因素，适当的评估误差值，才能正确选择驱动器的输出电压规格。本篇文章分别介绍三个影响LED电压的最大因素，简要的说明考虑点及预估。此外，针对温度的影响，新型LED电源具备了环境适应功能，这对灯具设计有何好处也会在以下说明。文章最末，会提供一个完整设计考虑的例子供参考。

一般灯具设计都会牵涉到光学、热学及电学。灯具的主要目的当然是要满足应用环境对光的要求，像是照度或是色温等等。要满足这些要求，首先LED的型号、种类、数量及驱动电流必须先定义。当以上条件决定后，每个单颗的LED驱动条件基本上已设定完成，灯具整体功率也随之固定。然而灯具整体的电压和电流，取决于设计者如何排列组合LED，可是全部串联，或是有串联有并联，而这部分的考虑通常与安规要求的最高电压或是LED模块化的设计有关。灯具整体概略电压可由下列公式得出。

Vforward_total = Vforward x Num/String
上述公式相对简单并可提供设计者一个概略方向，但对灯具的最终设计来说，却有所不足。完整的设计考虑至少还需注意到以下三点：
1) LED 的V-I特性
2) LED的生产差异
3) LED的温度系数
以下分三段做说明。

LED的V-I特性

理想的LED V-I曲线如图一所示，LED电压不受流过电流影响。然而实际上，LED的驱动电流是会影响LED上的电压。以图二为例，当LED操作在350mA时，电压约3.2V，当操作在1A时，电压会升到3.8V。单颗的小压差在多颗LED串联时会变得更明显。设计者需注意LED规格书上标称电压测试的电流条件是否与灯具设计一致。如果灯具采用的是另一个电流，或是电源的纹波电流峰值变化较大，则应根据V-I特性曲线重新估算电压值。
CharacteristicsUnitMinimumTypicalMaximumForward voltage (@350mA, 85°C)V 3.23.48 表一规格书Vf参数

图一理想V-I曲线图二实际V-I曲线

LED 生产差异

LED的顺向偏压会有一定程度的生产差异。一条成熟的LED生产线通常差异会较小并呈常态分布，如图三。生产差异对LED电压的影响通常小于10%，这可以从LED 规格书上参考电压的最大值与标准值比例看出。确切的数值或是分布曲线则必须询问LED制造商。
虽然说最极端的状况可能是 +/- 10%，但实际上使用时，越多LED在同一串，机率上越有可能接近中间值。如果客观条件允许，通常建议电源保留10%的余裕，一来可确保驱动电流不受LED的生产差异影响，二来即使没用到此区间，将电源少许降载也对延长电源寿命有所帮助。

图三 LED Vf 生产常态分布

LED 温度系数

LED电压属于负温度系数，这意指当温度上升时电压会下降，反之，温度低时电压相对高。灯具的热流设计通常会平衡LED的自发热，因此在稳态的时候，LED的温度及电压也相对固定。对电压而言，最严苛的条件会落在灯具冷启动时。LED规格书表格中的电压通常都设定在常态工作温度，若需估算冷启动电压，则需参考V-T曲线或是利用LED制造商提供的工具软件输入参数(Tj)而得。
温度系数与前面两个因素(电流、生产)最大的差异是，温度对电压的影响是暂时性的。当LED启动后，因自身发热，电压会逐渐降低回到正常位准。也就是说，电源其实不需要无条件地保留冷启动所需要的电压余裕，只需在启动后一小段时间，暂时性的提高输出电压范围。