给LED灯珠配限流电阻应注意的几个问题

出处:四重奏6028217 发布于:2018-09-12 15:30:59

LED属于负温度糸数的非线性元件。所谓“负温度糸数”是指LED的内阻随温度上升而减小。而“非线性”又会使内阻变小的趋势呈几何级数变化,如果处理不好,很容易造成LED灯珠的早衰甚至击穿、烧毁。
  为避免出现这种情况,人们给LED灯珠配备了恒流电源。但在很多情况下也可以采用更为廉价快捷的“限流电阻”来解决问题。但限流电阻的使用是有一定前提条件的,否则起不到保护LED灯珠的作用。下面是一个LED灯珠电流和电压关糸的坐标图
  

  图中标出了限流电阻的使用区域。在这一域的中间部分,电流、电压的变化接近线性关糸。也就是说LED因温度上升导致内阻下降、电流上升的情况,可通过限流电阻上的电压变化得到补偿,从而使得总电流基本保持不变
  

  但要实现较好补偿,R的取值不能太小,否则U2过小的动态范围难以达到补偿目的。那该如何配备限流电阻呢?下面分3种情况分析一下:
  一.在220v交流电路中用LED做指示灯
  这里典型的应用是在开关或插座里作电源指示。由于不需要很亮,所以用零点几至几个mA的电流就够用了。比如用500KΩ的限流电阻,(上述公式中的U3和U1相比完全可忽略不计)即:220v/500KΩ=0.44mA。
  这里电流之所以选的很小还基于两点考虑:①要防止LED被烧毁。因为LED的反向耐压很低,所以在交流电负半周会像稳压管一样,呈“软”击穿状态。当反向电压增至ⅤR时,lR开始急剧增加。以上述500KΩ(一般情况下不小于220KΩ)限流电阻为例,电流增至0.44mA就不会再增加了。当交流电位于正半周时,反向电压消失,LED又恢复到原来状态;如果改用50KΩ限流电阻,尽管LED的正向电流只有4.4mA,但对于反向来说已经很大了。如此大的反向电流会形成不可逆的“热击穿”即:性击穿。这也和超负荷使用稳压二极管的原理和后果是一样的。②是避免限流电阻功耗过大。限流电阻的功耗可根据公式P=l?R求得,即0.44mA?ⅹ500KΩ=0.1W。
  尽管限流电阻的功耗是LED的一百多倍,但区区0.1w还是可以被接受的。还有就是,由于U2远大于U3,因此在U3位置采用仼何型号的LED,总电流都基本不会发生变化,真正实现了“恒流”。因此也可以说这才是限流电阻的工作状态。
  如果想把电流提升至几个mA,那就必须在LED上反向并联一个整流二极管,为交流电负半周提供通路,以硧保LED安全。当然限流电阻的功率和阻值也要作出相应调整。
  二.在低压直流电路中做指示灯
  如果需要限流电阻发挥较好的作用,就要尽可能提高U2的电压。但由于用做指示灯的LED电流较小发热有限,U1的总电压5v就足够用了。比如用ⅤF值2v的红色LED作指示灯,按上述公式:(5v-2ⅴ)/2mA=1.5KΩ,电阻功耗=2mA?x1.5KΩ≈0.01w。由于电压低,限流电阻功率余量较大,因此也可让LED工作在较大电流状态,但一般以不超10mA为宜。
  三.为照明光源配置限流电阻
  既然用于照明,LED就一定要工作在大电流状态。我们先以用于辅助照明的12vLED灯条为例做一简单分析:
  给LED灯珠配限流电阻应注意的几个问题
  这种灯条的5050灯珠ⅤF≈3.1V,内部用了3个小功率芯片并联,总电流不超过60mA。限流电阻50Ω。计萛一下电流:
  12Ⅴ-3.1Ⅴx3/50Ω=54mA,已经接近芯片的电流。从电压分配来看U2和U3之比约为1/3,这个比值决定着限流电阻对电流的掌控能力。虽未达到1:1,但和ⅤF区域内的伏安曲线还是很接近的。
  假设U1降至10v那么U2和U3比值将不足1/9,R的限流作用就非常有限了。反之把LED减至2颗,限流电阻改为100Ω,虽然能很好的发挥限流作用,但电源利用率又太低了。因此这是一个照顾“多方利益”的折中方案。既可让LED工作在功率点附近,又尽可能让U2获取较大的动态范围。
  限流电阻在照明领域的应用,一般来说到此为止。因为随光源功率的增加和工作温度的大幅变化,很难找到合适的限流电阻了。
  因为计萛限流电阻离不开LED的ⅤF值。但我们平时看到的ⅤF值,是厂家在25℃时的测量数据。用作照明的大功率LED灯珠,工作温度都比较高。当芯片温度上升至80℃时,电流会增加1倍左右。而且随着时间推移,还有可能继续升高。如此宽泛且不稳定的内阻变化,使得限流电阻的配置无所适从。
  当然可以用提高U1(电源电压)、加大R阻值的办法来限流,但这只能用作微功耗的指示灯,在用作照明时除了效率低以外,在灯具内放置一个数十瓦功耗的限流电阻,显然也是行不通的。
关键词:LEDLED灯电阻

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