本文要點(diǎn)

描述了LED的I-V特性在不同應(yīng)用電壓下的電流

任何電流限制技術(shù)的目標(biāo)是將LED的電流維持在所選的數(shù)值范圍內(nèi)

在恒流LED驅(qū)動(dòng)器中，電源的電壓在一定范圍內(nèi)變化，以限制所繪制的電流到指定的數(shù)值

在任何LED中，有必要限制正向電流以確保長(zhǎng)壽命和良好性能LED正迅速成為現(xiàn)代照明系統(tǒng)的代表。LED只是當(dāng)正向偏置時(shí)發(fā)光的二極管。電流從LED的陽(yáng)極流向陰極并輸出光。它們的光輸出涵蓋了所有可見(jiàn)光頻率。一些LED發(fā)射紅外線和紫外線。在任何LED中，有必要限制正向電流以確保長(zhǎng)壽命和良好性能。在設(shè)計(jì)LED電路時(shí)，您可能會(huì)想知道如何限制LED的電流。在本文中，我們將討論LED電路中的電流限制技術(shù)。

1LED的正向電壓和正向電流

當(dāng)LED正向偏置或通電時(shí)，電流從陽(yáng)極流向陰極。在正向偏置條件下，LED的半導(dǎo)體結(jié)中發(fā)生電子空穴復(fù)合。LED中的電子空穴復(fù)合以光的形式釋放能量。電子從高能帶向低能帶的躍遷會(huì)以光輸出的形式進(jìn)行自發(fā)發(fā)射。在反向偏置條件下，LED無(wú)法實(shí)現(xiàn)光輸出。LED在正向偏置條件下的光輸出顏色取決于其所使用的半導(dǎo)體化合物。LED是依賴于電流的器件，其正向電壓和正向電流取決于半導(dǎo)體材料。類似于信號(hào)二極管，LED的特征是其正向電壓和正向電流。通常，正向電壓在1.2到3.6伏之間，正向電流在10到30毫安之間。正向電流對(duì)電壓（I-V）特性是LED數(shù)據(jù)表中的重要曲線。讓我們研究LED的I-V特性，以了解為什么需要限制LED的電流。

02LED的I-V特性

LED的I-V特性描述了在不同應(yīng)用電壓下通過(guò)它的電流。正向LED電流被作為電壓的函數(shù)繪制出來(lái)。LED的I-V特性遵循非線性模式，與歐姆定律相悖。根據(jù)歐姆定律，電流和電壓之間存在線性關(guān)系。在這種線性的I-V特性中，設(shè)備所繪制的電流隨電壓增加而增加。例如，電阻是遵守歐姆定律的線性電路組件。在電阻中，電壓與電流之比始終等于電阻值。但LED不受歐姆定律的控制。在施加在LED上的電壓達(dá)到正向電壓之前，所繪制的電流非常低。當(dāng)施加的電壓超過(guò)正向電壓值時(shí)，電流隨電壓增加呈指數(shù)增長(zhǎng)。過(guò)多的電流流過(guò)LED會(huì)立即破壞它們，因此有必要限制過(guò)多的電流流動(dòng)。

03如何限制LED的電流

在任何LED電路中，限制電流都是很重要的。從I-V特性中，可以得到給定特定光強(qiáng)度的LED正向電流值。任何電流限制技術(shù)的目標(biāo)是將LED的電流維持在所選擇的數(shù)值范圍內(nèi)。以下是一些有關(guān)如何在LED電路中限制電流的想法。

1. 并聯(lián)LED電路在照明電路中，可以看到相同顏色的LED并聯(lián)。每個(gè)分支所繪制的電流取決于內(nèi)部電阻。這種方法只適用于相同顏色的LED并聯(lián)。當(dāng)顏色混合時(shí)，內(nèi)部電阻最小的LED會(huì)繪制更多的電流，導(dǎo)致壽命縮短甚至燒毀。

2. 在LED的數(shù)據(jù)表中保持給定的正向電壓值從穩(wěn)定的直流電源應(yīng)用電壓可以調(diào)節(jié)，以維持LED的電壓在正向電壓范圍內(nèi)。這可能會(huì)影響光強(qiáng)度。如果用戶對(duì)光強(qiáng)度輸出滿意，將電壓調(diào)節(jié)到正向電壓值是一種簡(jiǎn)單的方法。

3. 恒流LED驅(qū)動(dòng)器LED驅(qū)動(dòng)器是專用于LED應(yīng)用的電源。有兩種類型的LED驅(qū)動(dòng)器，即恒定電壓LED驅(qū)動(dòng)器和恒流LED驅(qū)動(dòng)器。在恒流LED驅(qū)動(dòng)器中，電源的電壓在一定范圍內(nèi)變化，以限制所繪制的電流到指定的數(shù)值。

4. 電流限制電阻電流限制電阻與LED串聯(lián)連接。電流限制電阻可以插入串聯(lián)和并聯(lián)LED電路中。LED電流限制電阻通過(guò)在LED中維持一個(gè)指定水平的電流，該電流在LED數(shù)據(jù)表中給出的安全正向電流值范圍內(nèi)。電流限制電阻的值由已知參數(shù)確定，例如電源電壓（Vsupply），正向電流（ILED）和正向電壓（VLED）。電流限制電阻（RLED）的值可以通過(guò)以下公式給出：

結(jié)論

當(dāng)您清楚了為了提供所需的光強(qiáng)度輸出而需要的正向電流值時(shí)，那么如何限制LED的電流就很簡(jiǎn)單了。您可以使用Cadence的PCB設(shè)計(jì)和分析工具設(shè)計(jì)具有電流限制的LED電路。

Cadence Allegro PCB Designer是一個(gè)完整的、高性能印制電路板設(shè)計(jì)套件。通過(guò)頂尖的技術(shù)，它為創(chuàng)建和編輯復(fù)雜、多層、高速、高密度的印制電路板設(shè)計(jì)提供了一個(gè)交互式、約束驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。它允許用戶在設(shè)計(jì)過(guò)程的任意階段定義、管理和驗(yàn)證關(guān)鍵的高速信號(hào)，并能抓住最具挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)問(wèn)題。