刚接触 LED 驱动的新手,是不是踩过这个坑:用恒压电源给 LED 供电,结果一会 LED 就烧了?或者同一批 LED,有的亮有的暗,温度高了之后亮度就乱变?其实根本原因,就是你没搞懂,LED 天生就必须用恒流驱动,恒压根本满足不了它的需求。
一、先搞懂:LED 的天生特性,决定了它必须要恒流
要搞懂为什么 LED 不能用恒压,首先得搞懂 LED 的伏安特性,这是所有 LED 驱动的基础。
LED 的伏安特性:指数级的非线性
LED 本质上就是一个二极管,它的伏安特性是指数型的,非常陡。什么意思呢?就是说,当电压超过它的导通阈值之后,电压只要变一点点,电流就会变非常大。
我们看一下这个典型的伏安特性曲线就明白了:

图:LED 的典型伏安特性曲线,电压超过阈值后,电流会指数级上升
比如一个普通的 LED,导通电压是 3V,你给它 3V 的时候,电流是 300mA,但是如果你把电压升到 3.1V,就这 0.1V 的变化,电流可能直接就冲到 600mA 了!直接翻倍!
这还不算,温度也会影响它的特性,温度升高的时候,LED 的导通电压会降低,同样的电压下,电流会越来越大,这就是所谓的热失控,最后直接把 LED 烧了。
恒压为什么不行?根本控不住电流
那很多新手会说,我用恒压电源,把电压调到刚好的 3V 不就行了?
大错特错!因为:第一,你的输入电压是会波动的,比如车载电瓶,正常是 12V,启动的时候可能会冲到 14V,这 0.1V 的电压波动,放到 LED 上,电流直接就翻倍了。第二,LED 的一致性很差,同一批 LED,导通电压可能会差 0.2V,你用同一个恒压,有的 LED 电流刚好,有的就直接过流烧了。第三,温度的影响,刚才说的,温度升高,导通电压降低,电流越来越大,最后热失控烧灯。
所以,恒压根本控不住 LED 的电流,电流一旦失控,轻则亮度不一致,重则直接烧 LED,这就是为什么恒压不能用来驱动 LED。
恒流驱动:从根源上解决电流失控
那恒流驱动是什么?它的核心逻辑,就是不管输入电压怎么变,不管温度怎么变,它都能保证流过 LED 的电流是恒定的。
它会实时检测流过 LED 的电流,一旦电流超过了设定值,就自动调整,把电流拉回来,这样,不管输入波动、温度变化、LED 个体差异,都不会影响 LED 的电流,LED 的亮度就稳定了,也不会过流烧灯。
这就是为什么 LED 一定要用恒流驱动,这是由 LED 的天生特性决定的。
二、实例拆解:用 OC5021B,看懂高精度恒流怎么实现
搞懂了原理,我们拿 OC5021B 这款常用的降压恒流芯片来做个实例,你就能明白,一个好的恒流驱动,是怎么解决这些问题的。
宽压输入,不管输入怎么变,电流都稳
OC5021B 的输入电压范围是 3.1V~100V,超宽的范围,不管你是 3.7V 的锂电池,还是 12V、48V 的车载、工业输入,它都能完美适配。哪怕输入电压从 12V 波动到 24V,它都能保证流过 LED 的电流是恒定的,不会因为输入波动导致电流变,完美解决了输入波动的问题。
±2% 的高精度恒流,亮度一致不烧灯
它采用了固定关断时间的峰值电流控制方式,恒流精度能做到 ±2%,负载调整率和线性调整率也都是 ±2%,不管是 LED 的个体差异,还是输入的波动,它都能把电流控制的非常准。这样,同一批 LED,亮度完全一致,不会出现有的亮有的暗的情况,也不会因为电流过大烧 LED。
高效率,低发热长寿命
它的峰值效率能到 93%,在典型的 12V 转 3V 的 LED 驱动场景下,效率也能稳定在 90% 以上,对比那些低效的方案,发热小了很多,不仅 LED 的寿命更长,电池供电的话,续航也能直接提升,完美适配电动车灯、强光手电这类电池供电的场景。
完整的保护功能,可靠性拉满
它还内置了智能过温保护,芯片温度超过 140 度的时候,会自动降低输出电流,防止过热烧灯,还有欠压保护,完整的保护功能,哪怕你设计的时候有点小失误,也不会直接把芯片或者 LED 烧了,新手也能一次搞定。
而且它还支持 PWM 调光和线性调光,不管你是要调亮度,还是做呼吸灯,都能轻松实现,外围元件也非常少,方案成本很低。
三、总结
LED 的非线性伏安特性决定了恒压无法控流,必须用恒流IC驱动稳定电流,高精度恒流才能保证 LED 亮度一致、寿命稳定。
