LED驱动电源必须为恒流源

　　现在有关这个问题有很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。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说LED并联时就应当采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采取恒流电源供电;有人说，因为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当采取恒压电源供电，采取蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电。至于为何这样要求，似乎谁也说不明白。

　　那末，到底是应该采取恒压电源，还是恒流电源供电呢？

　　首先来看一下LED到底是什么样的器件。由于LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为 50mA…等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED和 瓦LED是同一型号，电流从 50mA加大到700mA，功率就从1W加大成 W，所以这个LED可以工作在 mA之间的任意值。

　　要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。

　　1、LED的伏安特性

　　LED的中文名字就是发光二极管，所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常类似。只不过通常曲线很陡。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

　　假如用干电池或蓄电池供电，那么由于LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引发很大的电流变化，上图中电源电压在 . V时正向电流为20mA的LED，如果用 节干电池供电，新的电池电压超过1.5V， 节就是4.5V，LED的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。对1W的大功率LED也是如此，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个12V蓄电池的电压，在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20%。从伏安特性上可以看出，电源电压的10%的变化（ .4V- .1V），就会引发正向电流的 .5倍的变化（从 50mA变到100mA）。

　　图2. 1W大功率LED的伏安特性

　　2.伏安特性的温度系数

　　到现在为止，还有很多人以为LED电压定了，电流也就定了，所以采用恒压和恒流是一样的。实际上，LED的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的，所以电压定了，电流并不一定，而是随温度变化的。这是因为是LED是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点。

　　4.几个LED并联，能不能用恒压电源？

　　由于LED伏安特性的离散性，不但不同厂家生产的同样瓦数的LED伏安特性不一样，就是同一厂家生产的同一型号的LED其伏安特性也是不同的。

　　很明显，假如用恒压电源 .4V供电，明显流过每一个LED的电流都不一样，每个LED的亮度也就不一样。所以不能采用恒压电源供电。

　　5. 多个LED并联后，采取恒压电源供电，能不能用不同的串联电阻来使电流平衡？

　　在常温下是可以的，但在温升以后就不能保持了。图 中就显示了这个问题，常温下的LED伏安特性以实线表示，两个LED的伏安特性在斜率上略有区别，在用恒压电源Vo供电时，选用不同的电阻，可以得到一样的正向电流Io。但是当温度升高时，其伏安特性左移，如虚线所示。由于还是原来的恒压和原来的电阻，此时的电流却变成了I1和I2。不等于原来的Io了。

　　图 . 串连电阻可以在常温下保持其电流不变，但在温升以后就不能保持电流平衡。

　　6. N个LED串连后，假如用恒压电源供电，其温度效应（由温升而引发的电流增加）将会扩大N倍

　　这是因为所有LED串连以后相当于各个LED的伏安特性沿电压轴串连

　　温升以后，N个伏安特性都左移，就使电流的增加也加大了N倍。如果采取恒流电源供电，那末温升以后，依然能够保持电流恒定为Io。

　　7. 多个LED串联时，采取恒流电源供电时，可以利用伏安特性的温度效应推测其结温的上升度数

　　在很多运用中（例如日光灯、路灯），往往将很多LED串联，这时候，LED的温度系数效应就更加明显。由于采用恒流电源供电时其效果相当于把每个LED的伏安特性沿电压轴叠加。假设温升为60度，那末伏安特性将会向左偏移0.12V，如果10个LED串联，所有伏安特性全部左移，总偏移就会到达1.2V。这是相当可观的数字。反过来也可以利用LED的这种特性来丈量其结温，例如有一个10串 并的LED组合，在接上恒流电源以后，测得其正向压降从 2. V下降到 0.6V。变化达1.7V。那末可以推测其结温升高为1.7/10/.002=85度

　　8. 恒流供电时，在串并联电路中如何保证每串的电流均衡

　　假设用恒流电源只供给一串LED，那固然是最理想的了。但是，假如要供给几串并联的LED那如何能保证每串中的电流一样呢？是的，假设用恒流源供给几串并联的LED，由于LED伏安特性的离散性，各串的电流是一定不一样的。但是实际上，由于各串LED不大可能某一串里都是正向电压偏低的，另一串里都是正向电压偏高的。而是会相对均匀分布，所以各串之间的电流不会相差很大。

　　9.在恒流供电的串并联电路中，如何避免因某个LED破坏所引起的问题

　　假设只是两串并联，而且其中某一串的一个LED坏了（开路），这时候不但这一串不亮，而且所有的电流都会流到另一串，使得另外一串的电流加大一倍，用不了多久也会坏掉。为了避免一个坏了一串不亮，那么可以采用全部并串连的方法，也就是每串中的任何一个都和其他串中的同样位置的LED并联。这样，任何一个坏了（开路），只是这一个不亮，其余的LED依然都亮。但是假如并联的LED只有两串，其中有一个LED开路了，电流就都流到和它并联的另一个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;假如烧坏是开路，那么就会导致所有LED全部不亮，但其它的LED伤害并不严重，由于没有长时间工作于过流状态。为了减小某一个LED破坏以后对其它LED的影响，希望并联的LED串数越多越好。图7中画出了 串5并而且同行相并的图。这时候，某一个LED坏了，总电流分散到其余的4个LED中，总电流在每一行所有并联的LED中分配，正向电压偏低的LED分到的电流就会大一些。但不致造成太大的危害。

　　三串五并中的每个LED都和其它串中同样位置的LED相并联而且只是这一行的电流分到其余4路中去，而其它几行都还是和原来一样。假如LED坏的时候是短路而不是开路，那么这一行的其它几个LED就都不亮了。 当然为了避免这个现象，最好的办法是在每一个LED上都并联一个稳压管，而各串之间不要并联。这时候任何一个LED坏了（开路），稳压管就导通，电流的分配关系变化很小。短路则就是少一个LED发光。

　　总结以上叙述可以列表以下：

　　结 构任何一个坏了（开路）任何一个坏了（短路）

　　单独一串这一串开路不亮这一个不亮

　　两串并联这一串不亮，另一串所有LED电流加倍，寿命缩短，很快都坏这一个不亮，这一串电流略为加大

　　两串中两两并联这一个不亮，同行另一个电流加倍，很快坏掉;如为开路，所有不亮，如为短路这一行两个LED不亮这一个不亮，和它并联的另一个也不亮

　　N串同行并联这一个不亮，同行其余电流加大N/（N-1）倍，N越大越安全这一个不亮，和它并联的其它各个也都不亮

　　每个LED并联稳压管，各串并联只是这一个不亮，对其它影响不大只是这一个不亮

　　那么是否是恒压电源在LED照明中就无用武之地了呢？完全不是这样。

　　10.在市电LED路灯中采取恒压开关电源加恒流模块的方法供电

　　任何市电供电的系统里，都需要一个AC/DC的开关电源。有两种供电方法，一种是在开关电源里加上恒流反馈控制电路，保证输出电流恒定。但是这种方法大多只能单路大电流输出，而且恒流的精度不高。还有一种是，前面采用恒压电源，后面加很多路恒流模块，这种方案灵活性很高，恒流精度也高。