LED发光二极管的电气特性

PART.1

LED发光原理

LED（Light Emitting Diode）是发光二极管的简称。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

随着科技的进步，出现了可以发出类似白炽灯光色的LED，这就为现代照明提供了一种寿命长，效率高的照明光源，最为可贵的是，LED器件具有长达5万以至10万小时以上寿命，适合多种场合应用的特点。

PART.2

LED的特点

LED发出的光与自然光不同，其频谱不是连续的，缺少红外部分，所以与白炽灯不同，LED产生的热量不是靠辐射散出，而是必须通过传导方式散出，这也是LED被称为冷光源的原因。

高效节能：白光LED是目前已知的最为节能的白光光源器件。一千小时仅耗几度电（普通60W白炽灯十七小时耗1度电，普通10W节能灯一百小时耗1度电）

超长寿命：半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时以上（普通白炽灯使用寿命仅有数百小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）

绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰，且灯管中照样存在汞元素）

保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）

光效率高：发热小:90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能）

市场潜力大：低压、直流供电，电池、太阳能供电即可，可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。

PART.3

LED发光二极管的电气特性

LED处于正向工作状态，在达到其发光电压值时，LED开始发光，继续增加电压时，LED发光亮度急剧增加，如再略增加电压，LED则可能瞬间烧毁，由此可见，LED属于一种电流器件，正是这一特性，决定了LED必须在恒流状态下才能安全工作，这是LED器件在使用上与其他光源不一致的主要方面，也是安全使用LED的关键因素，需要设计者充分注意的要点。

上图所示是功率为1W的LED芯片正向驱动电流与输出亮度的关系，从中可以看出，驱动电流与流明输出在350mA范围内呈现明显的线性关系。但是，随着正向电流的增加，两者之间渐渐出现非线性关系。当驱动电流超过线性范围时，每瓦产生的流明效率将会降低，而在线性范围内，每瓦产生的流明数将呈现上升的趋势。

当驱动电流超过线性范围时，会导致输出功率从LED转换为热能形式，此种热能会成为LED驱动器的负担，增加热能设计的复杂度，并降低LED寿命。所以对于1W功率的LED器件，其正向驱动电流不超过350mA。对于目前常用的Ф5小功率LED灯珠，正向电流不超过20mA。对于3W大功率LED芯片，正向电流不宜超过700mA。

审核编辑：刘清