LED燈主要電參數的測試方法及其應用

王文江，楊 潔

(黔南民族師范學院物理與電子科學系，都勻 558000）

LED燈(發光二極管），具有功耗低、發光效率高、壽命長等優點。近年來，隨著大功率LED器件的研發不斷取得突破，LED燈的應用也日趨普及，現已廣泛應用于燈飾照明、燈箱廣告、液晶顯示器背光屏、手電筒，甚至還應用到高亮度領域——投影機光源等。隨著國家節能環保產業政策的實施和低碳經濟的發展要求，LED燈的應用前景將更加廣闊。但怎樣才能應用好LED燈，使其安全可靠地工作于高亮狀態呢?這便是筆者與同行探討的問題。

要用好LED燈，關鍵的是要確定IF m值，即確定“最大正向電流值”，這里所說的“最大正向電流值”的含義是:正向工作電流一旦超過此值，將造成發光二極管損壞。為此，我們設計了以下測試電路來測量LED燈的工作電流、電壓與LED燈發光強度之間的關系，其測試電路和測試數據分別見圖1和表1。

圖1 測試電路示意圖

該測試電路圖雖然很簡單，但所選用的儀表、元器件有些精度要求較高，這是因為最大發光強度對應的電流值不易控制且不穩定，為了便于大家在今后的工作中能夠順利測試，現將關鍵元器件和測量儀表介紹如下:R w1選用的是精密級多圈式線繞電位器，型號:WX5－11，功率:5 W，阻值:10 kΩ;R w2選用直流多值電阻器(即電阻箱），型號:ZX21，最小步進值0.1 Ω;直流毫安表是磁電式機械表，精度:0.5級，型號:C19－mA;直流電壓表是普通數字萬用表，輸入阻抗:10 MΩ;6 V電源用普通晶體管穩壓電源;測試用LED燈是Φ5白色聚光型發光二極管，廠家給出的參數值為 VF:3.2 ～3.4 V，IV:16000 ～18000 mcd。

在測試過程中，要注意合理控制R w1和R w2，起步時，將R w2設定為100 Ω～200 Ω，在接近IF m值之前，用R w1控制電流還是比較容易的，當電流接近、達到和超過IF m以后，精確控制電流的任務要由R w2來完成，而且還要保證電阻箱能夠平滑地變化到0.1 Ω，否則超過IF m之后的電參數不易測出。

根據表2測試的數據，我們分別作出了I－E特性曲線(圖2）、U－E特性曲線(圖3）和P－E特性曲線(圖4）。從圖2、圖3我們可以看出:發光二極管最大亮度時對應的電流值和電壓值分別為55 mA和3.45 V。現在的問題是:LED燈發光強度最大值所對應的這個電流值是不是IF m值呢?我們認為是。為什么?根據IF m參數的定義，我們做了幾次破壞性實驗，得出結論:超過最大亮度后I－E特性曲線不可逆，不重復，即證明電流值超過最大亮度對應的電流值后，已經造成二極管損壞。其實如果長時間使發光二極管工作于最大亮度狀態也是不合理的。我們注意到，在此狀態下，管子老化得很快，故LED燈使用手冊上建議實際應用時IF值應選擇在0.6IF m以下。如果讀者沒有條件測試IF m，對于小功率LED燈，IF也可直接應用小功率LED燈的推薦值20 mA，即使其工作在大約60%最大亮度的狀態。

圖2 I-E特性曲線

圖3 U-E特性曲線

圖4 P-E特性曲線

圖5 典型應用電路圖

為了便于大家應用，下面給出了一個典型應用電路及實測參數值供讀者應用時參考。

實測參數如表2所示。

表1 測試結果

從圖5和表2可以看出:在發光強度未到達最大值之前，更高亮度的獲得是以消耗更大的功率為代價的。隨著亮度的不斷增加，單位功率的照度值是在不斷減小的，換句話說:就是發光效能是在減小的〔光效(lm/W）:光源發出的光通量除以光源所消耗的功率〕。若想要提高亮度和發光效能，應該是增加LED燈的數量，而不是簡單地提高單支LED燈的發光強度，這是我們在運用時應加以注意的。

表2 實測參數

續表2

續表2

表2數據說明:

(1）LED燈的發光強度，我們是用照度計測得的照度值來反映的，為了使數據變化更加明顯，我們將照度計與發光二極管靠得比較近，并且使LED燈聚焦光斑全部落在照度計的感光面上，且使光線垂直于照度計感光面，故表2中的感光照度值是相對值，不是定義值。

(2）表2中除了電流、電壓、照度值外還有功率值和單位功率照度值，后兩項數據是為了說明如何應用LED燈而準備的。

［1］周志敏.白光LED驅動電路設計與應用實例〔M〕.北京:人民郵電出版社，2009

［2］毛興武.新一代綠色光源LED及其應用技術〔M〕.北京:人民郵電出版社，2008