LED的正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性取決于元件的材料和發光顏色。即使具有相同的材料和發光顏色，也存在半導體特有的個體偏差。

LED電路結構

正向電壓

當電流沿LED正向流動時，正極和負極間產生的電壓稱為正向電壓（VF）。單位為V（伏特）。

數據表等資料中刊登了相對于電流的正向電壓的特性曲線圖《正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性》。

在實際探討LED照明電路時，這個特性是最為重要的考慮項目。

正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性隨LED元件的材料、尺寸以及發光顏色的不同而不同。而且隨環境溫度變化。此外，還具有半導體特有的特征值分布，即所謂的偏差。

當LED恒流驅動時，正向電壓（VF）的變化不構成大的問題，但在恒壓驅動的情況下，需要考慮電壓變化和偏差。

LED照明電路

【串聯照明電路】

當LED以恒壓驅動方式串聯點亮時，通常如下圖所示，電路中包含與LED串聯的電阻，用于控制電流。

以這個電路為例，首先根據正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性，讀取亮燈時LED的正向電流（IF）和正向電壓（VF）值。

將數值代入上式，計算出R（電流控制電阻）值。

【并聯照明電路】

將LED以恒壓驅動方式并列排列時，建議給每列LED加入控制電阻。

LED的正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性取決于元件的材料和發光顏色。即使具有相同的材料和發光顏色，也存在半導體特有的個體偏差。

如下圖所示，當LED①和LED②的正向電壓（VF）值不同時，如果用一個電阻控制電流，則難以控制每個LED的電流（IF1和IF2）。

每個LED連一個電阻，可以設置每個LED的電流（IF1或IF2），因此更容易自由設定，例如均衡電流值、抑制亮度偏差。另外，通過加大輸入電壓（Vin），增加電阻兩邊的電壓，還可以減少偏差。

需要注意的性能

1. 溫度引起的特性變化＜光強?波長?正向電壓 （VF）＞

LED特性根據周圍溫度及LED發熱在內的芯片溫度（Tj：發光部的結溫）發生變化。

以下針對代表性的特性變化進行說明。

光強

LED的Tj上升，則光通量變少。

這是因為阻礙發光的電子和空穴再結合運動增加了。

波長

與光強變化相同，溫度變化引起發光波長發生變化。

主要是溫度變化引起半導體的禁帶寬度發生變化，所以波長發生變化。

波長變化量因材料不同有差異，InGaAlP系LED隨溫度上升時，λd有0.1nm/°C的變動，向長波長側變化。

針對波長規格嚴格的用途，需要探討在整機的工作保證溫度范圍內波長的變化。

正向電壓 （VF）

除特殊情況，VF的變化與發光波長相同，因半導體的禁帶寬度變化而變化。

隨著溫度上升，VF會以2mV/°C的數值下降。

VF的變化在電路設計上是重要的要素。

LED恒流工作時，VF變化作為電路常數問題不大，但LED在恒壓工作或接近恒壓時，隨溫度上升VF下降，電流增加。

電流增加，則Tj變高，VF下降，直到達到平衡狀態為止，電流會一直增加。

相反溫度變低，則VF變高，電流減少，有可能恒壓工作時得不到所需的光強。

2.特性偏差

LED在制造階段就具有特性值分布，即所謂的偏差。

因此對光強等級、電氣特性規定了最小值等。

進行光學設計、電路設計時需要考慮偏差。

例如，VF隨溫度變化之前，在特定分布中已存在偏差。

當沒有設計裕量時，針對VF偏差大的產品，需要探討溫度變化時是否能得到所需的特性。

根據電路特性、整機特性，有時需要將LED特性值的偏差幅度縮小。

此時，需要探討引進特殊規格，及判斷是否能對應此規格。

編輯：hfy