最近几年LED高辉度化与多色化的结果，使得LED的应用逐急遽拓展到显示光源、航空导引灯、LCD背光照明模组、信号灯具、揭示板、室内照明等领域，一般认为发光二极体未来可望取代萤光灯，成为主要照明光源。

LED的特性

如图一所示发光二极体的点灯，必需使电流从发光二极体的阳极朝阴极流动，该电流称为「顺向电流」，为流动顺向电流要求如图一(b)的驱动架构。

紫外发光二极体的驱动架构本质,就是使流入发光二极体的电流限制在一定值,形成所谓的「电流限制电路」。

《图一 LED的电流特性》

图二的小灯泡的点灯结构若与图1的电路比较，由图可以发现两者最大差异是图一的电源与发光二极体之间，设有发光二极体的点灯装置。一般基础物理教科书只提到改变电池数量与接线方式，以及对灯泡施加电压与亮度的关系，却没介绍灯泡的电气特性。

《图二 小灯泡的点灯结构》

此处根据图三的方法，量测灯泡的电压－电流特性。所谓「电压－电流特性」是指改变电压时显示电流变化的特性而言。依照欧姆法则阻抗值可以利用电压/电流求得，因此灯泡的电压－电流特性能够从阻抗值求得。

《图三 检测小灯球电压－电流的接线方法》

接着使用图四的方法，测试发光二极体的电压－电流特性，测试对象为编号SLR-342MG、炮弹型绿光发光二极体；灯泡使用2种型式，分别是1.5V/0.3A与2.5 V/0.3A两种。

《图四 检测LED电压－电流的接线方法》

图五是发光二极体与小灯泡的电压、电流特性比较结果，如图所示虽然小灯泡的阻抗只有3～4Ω非常低，不过中途却有14～15Ω的变化；相较之下发光二极体低电压时的阻抗高达88Ω，中途阻抗急遽降低有14Ω的变化。

此外小灯泡从高阻抗开始变化几乎点亮，发光二极体则从低阻抗开始变化，1.8V附近才逐渐点亮。

《图五 LED与小灯球的电压、电流特性比较》

小灯泡的1.5V与2.5V额定电压附近，即使电压变动电流也不会增加，以1.5V的小灯泡为例，施加的电压与电流的关系，依照图五所示分别如下：

电压±0.1V变动时的电流变动量ΔI，根据下式计算结果为14.4mA。

假设以1.5V时223.9mA的电流为基准，电流变动率ΔIdirft (％)为:

由于电压变动电流也不会增加，因此图二的小灯泡，直接与「电压源」连接就能够点亮。有关发光二极体的点灯方法，依照图五所示，施加至发光二极体的电压与电流的关系分别如下:

电压±0.1V变动时的电流变动量ΔI，根据下式计算结果为13.1mA。

虽然上述绝对值与上述小灯泡非常类似，不过若将2.0V时8.0mA电流当作基准考虑，电流变动率ΔIdirft(％)就变成:

表一是绿光发光二极体SLR-342MG，与两个小灯泡的电气与光学特性一览，表中的发光二极体光度，是指发光二极体顺向电流10mA时，规定的「16mcd 」代表值。

如图六所示发光二极体的顺向电流与亮度几乎呈比例，当发光二极体的顺向电流从2.7mA变成15.8mA时，亮度会作6倍变动，此时为避免亮度改变，必需以一定的电流使发光二极体发光。

根据上述的1.9V时为2.7mA、2.0V时为8.0mA、2.1V时为15.8mA等特性可知，发光二极体属于「即使电压稍微变动，流动的电流也会发生巨大变动」的半导体元件。

《图六 LED的电流与亮度关系比较》

发光二极体的顺向电流如图七所示，周围温度40℃为25mA，如果不施加电流限制直接使用的话，由于电压变动的影响，顺向电流可能会超过25mA的最大额定值。

换句话说理论上2.0V的电源可以使发光二极体精确动作，不过前提是2.0V/8.0mA时，周围温度必需限制在25℃范围内，主要原因发光二极体的顺向电压具备－ 2mV/℃温度系数，温度上升1℃顺向电压会减少2mV，周围温度变高、低电压时会有大电流流动，即使以2.0V精确的「电压源」使发光二极体发光，实际上周围温度一旦变高，发光二极体内部会有超过8.0mA以上的电流流动。

根据测试资料显示，如果周围温度上升至50℃，电流会8.0mA从上升到15.8mA

,鱿鱼发光二极体的亮度取决于电流值,因此发光二极体与传统白炽小灯泡不同,必需以「电流源」使发光二极体发光。

《图七 LED的最大电流与周围温度关系比较》

LED发光的电压－电流模型

图五的电压－电流特性曲线又称作「非线性曲线」，它是指欧姆法则诉求的阻抗特性而言。图八是线形电路与非线形电路的差异比较，能够利用欧姆法则或是Kirchhoffsches法则计算，只有「线形电路」。

《图八 线形电路与非线形电路的差异比较》

结语

本文介绍发光二极体的光电特性，同时深入探讨驱动时要求的定电流电源电路设计方法。发光二极体的点灯，通常只要使用误差±5％的电阻施加限制电流即可，不过类似液晶面板用背光照明模组，利用复数个相同发光色的发光二极体并排使用的场合，除了发光二极体的定电流电源电路之外，还需要考虑制作批次造成发光二极体的辉度分布问题。

主要原因是发光二极体的辉度分布介于5.6～16mcd之间，最小值与最大值相差3倍，如果使用相同制作批次的发光二极体，比较没有明显辉度分布现象，此时巧妙配合使用相同电源的驱动电路设计，人眼的视觉感度几乎无法辨识相同发光色发光二极体造成的辉度分布不均现象。

高辉度发光二极体的单价持续下跌，发光效率则每年不断更新记录，加上发光二极体背光照明模组备受好评的大环境下，大型与中型液晶显示器用发光二极体背光照明模组驱动器，为充分反映市场要求，不断进行技术革新与进化，其结果造成传统冷阴极灯管背光照明模组，快速被发光二极体背光照明模组取代，为了使新型发光二极体元件，不论是在显示器或是一般照明领域，都能够作最大限度的应用，未来新世代驱动器的开发，势必成为业者另一个严峻的挑战。