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从LED原理分析用恒流供电还是恒压供电

•作者：茅于海

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并联时就应该采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采用恒流电源供电；

有人说，因为LED是恒流器件，所以要用恒流源供电；有人说，采用市电供电时

就应该采用恒压电源供电，采用蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电。至于

为什么这样要求，似乎谁也说不明白。

那么，到底是应该采用恒压电源，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。因为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350mA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

3瓦LED是同一型号，电流从350mA加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所

以这个LED可以工作在350-700mA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相似。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，那么因为LED伏安特性的非线性，很小的电

压变化就会引起很大的电流变化，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA

的LED，如果用3节干电池供电，新的电池电压超过1.5V，3节就是4.5V，LED

的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。

对于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（3.4V-3.1V），就会

引起正向电流的3.5倍的变化（从350mA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。

图3.伏安特性的温度特性
温度系数通常是-2mV/度（-1.5—2.5mV/°C）,也就是随着温度的升高，其

伏安特性左移，假如所加的电压为恒定，那么显然电流会增加。而LED本身的效

率很低，温升很高，加电以后，假如散热不好，其温度很容易上升到八、九十度

以上。假定采用3.3V恒压源常温下工作在20mA，而温度升高到85度时，电流

就会增加到35-37mA，而其亮度并不增加。电流增加只会使它的温升更高，这样

就会增加光衰，降低寿命。

而且如果不用恒流源而用恒压源供电时，常温下工作在20mA时,到了-40度

时,电流就会降低至8-10mA,亮度会降低。对于1W的大功率LED芯片，情况也是

一样，而且由于功率大，散热更不容易，温升问题更加严重。

•3.用恒压电源以后能不能靠串联电阻来稳定电流？

串联电阻只有限流的作用，也就是如果电源电压比LED串联以后的电压还要

高，那么就需要串联电阻来限流，以免损坏LED。但是如果想要用串联电阻来减

小温度的影响，它的作用是很小的，这可以从伏安特性上看出，串联电阻以后的

确可以减小温升带来的电流升高，电阻越大，电流随温度变化越小，但是只是减

小，并不能消除。而且很明显，电阻将带来额外的功耗，使得LED的总体效率降

低。假定所用的LED为1W的LED，其电流为0.35A。假定串联的电阻为100欧姆，

所消耗的功率就高达12.25W显然是不能接受的，即使把电阻降低到10欧姆，其

功耗仍然有1.225W。比LED本身的功耗还要大。为了减小这种功耗，就必须把

电阻再减小。然而，减小电阻的结果是使得由温升所引起的电流变化还是照样加

大。所以，串联电阻决不是一个好办法。
图4.串联电阻只能减小温度的影响，而不能消除其影响

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。

图5.不同厂家和同一厂家生产的LED伏安特性的离散性

很明显，假如用恒压电源3.4V供电，显然