測試高亮度LED時避免損壞浪涌電流

根據(jù)最近的一份報告，到 2024 年，全球高亮度和大功率 LED 市場預計將達到 275 億美元，其中大部分增長來自汽車行業(yè)，該行業(yè)的需求年增長率超過 10% 。六角研究。這種增長，包括從消費設備到商業(yè)應用的方方面面，很大程度上是由于高亮度 LED 與傳統(tǒng) LED 相比具有更高的亮度，并且比替代光源具有更低的能耗。

盡管高亮度 LED (HBLED) 和大功率 LED 之間存在一些區(qū)別，但從測試的角度來看，它們本質(zhì)上是相同的。HBLED 被認為是產(chǎn)生超過 50 流明的發(fā)光二極管。大功率 LED 被定義為消耗超過 1 瓦功率的 LED。最終，區(qū)別歸結(jié)為不同的特征或參數(shù)。

更高的功率是提供廣受歡迎的亮度的原因，但如果工程師忽視浪涌電流的風險，也會導致測試出現(xiàn)問題。在測試過程中經(jīng)常會無意中施加過大的浪涌電流，并可能導致您嘗試測試的 LED 損壞。

本文著眼于在 LED 測試期間施加過多浪涌電流時會發(fā)生什么情況，為什么會出現(xiàn)問題，以及如何預防。

HBLED 過應力

LED 是一種兩端半導體器件。當電子和電子空穴的雪崩開始復合時，二極管在正向偏置工作區(qū)域中的特征電壓 (V d )處“開啟” 。在此重組過程中，LED 的特性之一是以光子的形式釋放能量，從而使 LED 發(fā)光。二極管在正向偏壓區(qū)的IV特性如圖1所示，其中V d為二極管的導通電壓。

圖 1：二極管的典型 IV 曲線。

雖然 LED 可以用電壓或電流驅(qū)動，但電流是首選方法，因為 LED 亮度與其驅(qū)動電流成正比。如圖 1 中的 IV 曲線所示，電壓的微小變化會導致電流的巨大變化，這將導致 LED 亮度發(fā)生劇烈和不希望的變化。

此外，溫度和老化會導致 V d隨時間漂移。同樣，這種小的電壓漂移可能會導致不需要的電流變化。此外，以過量電流驅(qū)動 LED 會導致不可逆轉(zhuǎn)的損壞，并導致器件壽命大大縮短。因此，將 LED 中的驅(qū)動電流調(diào)節(jié)到適當?shù)乃街陵P(guān)重要。

浪涌電流是 LED 過載的常見現(xiàn)象。LED 可以建模為并聯(lián) RC 網(wǎng)絡，這意味著當在設備的端子上施加電壓時，設備會瞬間短路。這種瞬時短路會導致浪涌電流——一種比 LED 穩(wěn)態(tài)工作電流大得多的短時間啟動電流。

熱切換

讓我們看看將 LED 引入通電電路或“熱切換”LED 會如何導致具有破壞性的浪涌電流。如圖2所示，當開關(guān)打開時，電源電壓保持在LED的額定電壓。

圖 2：測試系統(tǒng)示意圖。

然而，一旦開關(guān)閉合，存儲在電源輸出端和導線上的電荷就會迅速流入 LED，直到電源開始調(diào)節(jié)流量。在圖 3中，LED 開啟電壓由黃色波形表示，電流由藍色軌跡表示。在傳統(tǒng)恒壓 (CV) 模式下由電源供電時，可以看到明顯的瞬態(tài)電流峰值。

圖 3：當 LED 在傳統(tǒng)恒壓模式下由電源供電時，藍色曲線顯示了一個瞬態(tài)電流峰值。

在測試 LED 設計時，工程師通常在進行測量時使用臺式電源為設備精確驅(qū)動電源。工程師經(jīng)常設置錯誤或使用無法完全控制的電源并最終損壞他們的設備。但這完全可以預防。

恒流模式

電源設計的一個增長趨勢是在傳統(tǒng)的可編程 CV 模式之外增加了恒流 (CC) 模式。當電源在 CV 模式下運行時，電壓會受到調(diào)節(jié)，而電流可能會發(fā)生變化。使用 CC 電源時，提供給被測設備的電流與負載值無關(guān)。

這導致在圖 4中的示波器上捕獲的行為。當電源工作在 CC 模式時，電流被調(diào)節(jié)并提供給負載，而電壓輸出可能會發(fā)生變化。

圖 4：在恒流 (CC) 模式下，吉時利 2260B 系列等電源能夠控制 LED 的電流輸入，直到 LED 達到其開啟電壓。

CC 模式的使用消除了對外部控制電路的需求，并簡化了“軟啟動”LED 所需的方法。電源本身能夠控制輸入到 LED 的電流，直到 LED 達到其導通電壓。通過消除瞬態(tài)浪涌電流的可能性，您可以保護 LED 免受相關(guān)損壞。通過電源上的限流模式，測試 HBLED 既安全又容易。

審核編輯：湯梓紅