为什么LED有最大电压?

电器工程 引领 欧姆定律
2022-01-10 13:45:59

在为简单的 LED 电路(直流电源、LED、电阻器)供电时,只要使用正确计算的限流电阻器值,电源电压是否重要?

换句话说,只要我使用正确的电阻器、知道 LED 的正向电压、知道最大电流并使用类似的东西计算它,用 12V 或 24V 为 LED 供电是否存在/是否存在固有错误,我什么时候可以用 3.5V 电源为相同的 LED 供电,知道相同的变量并使用相同的网站?

我假设这里用于 LED 的最大电压有一个限制……例如,当我查看 CREE XP-G 的电气特性图时,它显示电流是电压的函数,其中电压从 2.5V @ 0ma 左右开始,最大在 3.25V @ 1500ma 左右(LED 的最大额定电流,如同一文档中的特性表中所述。

在 3.25V 之后,图表描绘了电流迅速接近无穷大。

我假设这与我的问题有关,我只是好奇它是如何相关的。我敢肯定它都是基本的欧姆定律,我只是希望能澄清一下工作中的数学。

4个回答

用于为驱动二极管的电路供电的电压本身没有限制。二极管只关心二极管能看到什么,看不到限流电阻两端的压降。

也就是说,在某些时候,您要关心的是电阻器上消耗的功率,即 \$ I^2R \$。如果您想在所需电压降增加的情况下保持电流恒定,那么 R 最终会变大,并且会消耗过多的功率。磨机轴向引线电阻器的运行功率可以消耗为 1/4 瓦。对于 20mA 电流,这意味着将电阻上的功率限制在 1/4 瓦,您不能超过 625 欧姆,这意味着您最多可以在其上下降 12.5 伏,并且您的电源电压约为红色 LED 为 14.5V。对于通常为 1/8 瓦或更小的小封装 SMD 电阻器来说,情况更糟。如果您需要更大的电压降,则必须更换为更高额定功率的电阻器,该电阻器的体积可能更大,而且价格更高。

至于为什么在正确选择限流电阻的情况下,LED 上的实际电压不会发生太大变化,一种方便的方法是使用“负载线”技术。来自http://i.stack.imgur.com/1cUKU.png,(来自维基媒体的公共领域图片):

在此处输入图像描述

负斜线代表电阻。如果 \$ V_D = 0 \$ 则有 \$V_{DD}/R \$ 电流通过电阻器,如果 \$ V_D = V_{DD} \$,则没有电流通过电阻器(如电阻两端没有电压降)。电路“存在”在电阻线和二极管曲线相交的平衡点,因为您必须有相同的电流通过二极管和电阻。请注意,由于二极管曲线变得非常陡峭,因此将 R 和 \$ V_{DD} \$ 的变化幅度不大,不会像您认为的那样移动该点,因为它可能会影响二极管两端的最终电压降。

串联电阻的目的是限制通过 LED 的电流。LED的正向电压进入限流电阻的计算中。

$$ R = \frac{V_{cc} - V_f}{I_f} $$

如果您根据电压调整限流电阻的大小,那么使用更高的电压并没有根本性的问题。同时,您将在限流电阻上消耗更多功率。因此,您将需要一个具有足够额定功率的电阻器。

一般来说,二极管电流随电压呈指数增长:

$$I = e^{cU}$$

其中 c 是一个常数,取决于几何形状、掺杂、温度等。

这就是为什么大功率 LED 应始终由恒定电流而不是恒定电压源驱动的原因。c(例如温度变化)或 U 的微小变化会导致电流发生巨大变化。

串联电阻起作用,因为它的电阻通常比 LED 的差分电阻高很多。从 LED 的角度来看,电压源加上电阻就像电流源一样。

只要使用正确计算的限流电阻值,电源电压是否重要?

不,二极管是电流器件。它们具有您应该在电路中考虑的电压降,但它们是电流驱动的,只要您适当地限制电流,并在需要时冷却二极管(对于大功率 LED),那么就没有电源电压限制.

LED 本身的电压将是二极管的电压降,这在一定程度上取决于通过二极管的电流,但主要取决于二极管的成分。在二极管端子上施加过大的电压(即没有电流限制)将导致电流超过二极管的限制,并会损坏 LED。

但是,通过适当的电流限制,您可以使用百万伏电源为 LED 供电。虽然此时您必须检查各个部件的端子之间是否有足够的绝缘......