原创 LED光源在工程应用中的知识

一． 光学特性

LED按颜色分有红、橙、黄、绿、蓝、紫、白等多种颜色.按亮度分有普亮、高亮、超高亮等,同 种芯片在不同的封装方式下,它的亮度也不相同.按人的视觉可分为可见光和不可见光.按发光颜色的多少可分为单色、双色、七彩等多种类型.色彩的纯度不同价格相差很大,现行的纯白色LED 价格特贵.同时发光视角不同,光效亦不同,使用时特需注意.

二．光电特性:

LED在其电流极限参数范围内流过LED的电流越大,它的发光亮度越高.即LED的亮度与通过LED的 电流成正比.但绿光和蓝光及白光在大电流情况下会出现饱和现象,不仅发光效率大幅降低,而且使用寿命也会缩短.

三． 温度特性

(1)LED的焊接温度应在250℃以下,焊接时间控制在3~5S之间.要注意避免LED温度过高从而使芯片受损.

(2)LED的亮度输出与温度成反比,温度不仅影响LED的亮度,也影响它的寿命.使用中尽量减少电路发热,并做一定的散热处理.

四． 常见的LED电性能参数

(1)LED正向电压

不同颜色的LED在额定的正向电流条件下,有着各自不同的正向压降值,红、黄色:1.8~2.5V之

间,绿色和蓝色:2.7~4.0V之间.对于同种颜色的LED,其正向压降和光强也不是完全一致的.如

下表:

LED 型号:5 4HCA

发光颜色 外观颜色 波长 λD(nm) 正向电压VF 亮度Iv(mcd)

IF=20mA

在同一电路中应该尽量使用在额定电流条件下正向压降值相同、光强范围小的LED.只有这样才能 保证LED的发光效果一致.其具体的电性参数可依各封装厂每包装提供的产品分光参数标签值. (有些公司每批分选都不一致)

(2)LED的额定工作电流

LED的额定电流各不相同,普通的LED电流一般为20mA,大功率的LED电流一般为40 mA 或350 mA

不等.具体要按各封装厂提供的电流参数值.

一般LED在反向电压:VR=5V的条件下,反向电流:IR≤10μA.

(3)LED的功率

LED功率的大小也各不相同,有70mW、 100mW、 1W、2W、3W、5W等,
五、工程中的简易计算方法

1. 由已知电源功率计算LED的数量
(即取所得数据的整数) (7-1)
例:额定输出功率为10W电源,使用额定的正向电流20mA,耗散功率为70mW条件下可配置多少个LED? 依以上公式 (即取所得数据的整数)

2. 对于恒压驱动方式:由已知的输出电源电压计算每支路串联LED数量及并联支路数
(1)计算每条支路的LED个数 公式: (最大值)
(2)计算并联支路数 公式:
注:VLED值依不同发光颜色各有不同,用稳压电源驱动LED时,为了控制电流,通常需要串联电阻器.
例:一个额定输出电压为DC 24V,功率为10W电源,使用额定正向电流20mA,耗散功率为70mW额定的正向电压为1.8V.可配置多少个LED呢?
依以上公式可以得出
(即取所得数据的整数)
即可以带10组支路,每支路14个LED串联构成的电路,共140个LED.

3. 对于恒流驱动方式:由已知的电源输出电流及LED的电流值计算出并联支路数及每支路数量
(1)计算并联的支路数公式: (最小值)
(2)计算支路串接LED个数:
注:其中n按(7-1)计算
例:一个额定输出电流为DC 0.35A,额定功率为10W电源,驱动耗散功率为70mW,正向电流为0.02A的LED,可怎样配置?
依以上公式可以得出
并联支数路:
(即取所得数据的整数)
每支路串接数:个数
即可以带17组,每组8个LED串接,共136个LED.

4. 线路损耗及线路压降的计算

P电线=I R V电线=IR
R电线=σ (备注:L为电线长度;S为电线横截面积;σ为电线电导率)也可以查电工手册.
例:用长度为10米(正、负极电线各5米),24AWG的铜芯电线,通过电流为2A,其损耗的功率及线路压降为多少?
查电工手册可知:R电线 = 0.737W
V电线 = 2×0.737 =1.474V
P电线 = 2 ×0.737 = 2.948W
从以上计算可以看出,线路电流较大时,要注意选择合适的导线截面,否则线路损耗及线路压降是相当大的.
我们只有完全了解LED和LED电源的基本特性,才能正确设计和使用LED光源.

六、LED连接电路的常见形式

1．串联:这种电路需要电源提供较高的电压.
2． 并联:这种电路需要电源能提供较高的电流.
3． 串联/并联组合

4． 为了能有效控制电路中的电流,须在电路中配置适当的限流电阻.

七． 防静电特性
LED装配过程中必须加强防静电措施,因为操作过程和人体本身都会产生静电,对于双电极的LED最易被静电反向击穿,从而严重影响LED的使用寿命甚至使其完全报废.

如防静电环境不是非常完善,可以给LED使用者增加防静电腕带,设置良好的防静电接地系统,离子风机等设备.

八、电源的分类及特性

1、按驱动方式可分为两大类: