LED電路百科

LED電路是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。在需要使用比較多的LED產(chǎn)品時(shí)，如果將所有的LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓：如果將所有的LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流。將所有的LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)增加，解決辦法是采用混聯(lián)方式。串、并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，這樣，分配在一個(gè)LED串聯(lián)支路上的電壓相同，同一個(gè)串聯(lián)支路中每個(gè)LED上的電流也基本相同，亮度一致，同時(shí)通過(guò)每個(gè)串聯(lián)支路的電流也相近。

電路組成

在需要使用比較多的LED產(chǎn)品時(shí)，如果將所有的LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓：如果將所有的LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流。將所有的LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)增加，解決辦法是采用混聯(lián)方式。串、并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，這樣，分配在一個(gè)LED串聯(lián)支路上的電壓相同，同一個(gè)串聯(lián)支路中每個(gè)LED上的電流也基本相同，亮度一致，同時(shí)通過(guò)每個(gè)串聯(lián)支路的電流也相近。

保護(hù)LED電路的方法

1.LED電路中采用保險(xiǎn)絲（管）［2］ 由于保險(xiǎn)絲是一次性的，且反應(yīng)速度慢，效果差、使用麻煩，所以保險(xiǎn)絲不適宜用于LED燈成品中，因?yàn)長(zhǎng)ED燈現(xiàn)在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求 LED保護(hù)電路要很苛刻：在超出正常使用電流時(shí)能立即啟動(dòng)保護(hù)，讓LED的供電通路就被斷開(kāi)，使LED和電源都能得到保護(hù)，在整個(gè)燈正常后又能夠自動(dòng)恢復(fù)供電，不影響LED工作。電路不能太復(fù)雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險(xiǎn)絲的方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難。2.瞬態(tài)電壓抑制二極體（簡(jiǎn)稱TVS）瞬態(tài)電壓抑制二極體是一種二極體形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，能以10的負(fù)12次方秒極短時(shí)間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓鉗位元在一個(gè)預(yù)定的電壓值，有效的保護(hù)了電子線路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極體具有回應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、鉗位元電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。 LED光珠的損壞主要是因?yàn)殡娏鬟^(guò)大使芯片內(nèi)部過(guò)熱造成的。 TVS只能探測(cè)過(guò)電壓不能探測(cè)過(guò)電流。要選擇合適的電壓保護(hù)點(diǎn)很難掌握，這種器件就無(wú)法生產(chǎn)也就很難在實(shí)際中使用。3.選擇自恢復(fù)保險(xiǎn)絲自恢復(fù)保險(xiǎn)絲又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導(dǎo)電粒子等構(gòu)成。在經(jīng)過(guò)特殊加工后，導(dǎo)電粒子在聚合物中構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電通路。當(dāng)正常工作電流通過(guò)（或元件處于正常環(huán)境溫度）時(shí)，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲呈低阻狀態(tài);當(dāng)電路中有異常過(guò)電流通過(guò)（或環(huán)境溫度升高）時(shí)，大電流（或環(huán)境溫度升高）所產(chǎn)生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導(dǎo)電粒子所構(gòu)成的導(dǎo)電通路，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲呈高阻狀態(tài);當(dāng)電路中過(guò)電流（超溫狀態(tài)）消失后，聚合物冷卻，體積恢復(fù)正常，其中導(dǎo)電粒子又重新構(gòu)成導(dǎo)電通路，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復(fù)保險(xiǎn)管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值就很大，也就限制了通過(guò)它的電流，從而起到了保護(hù)作用。在具體的電路中，可以選擇：

①分路保護(hù)。一般LED燈是分成很多串接支路。我們可以在每個(gè)支路的前面加一支PTC組件分別進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是精確性高，保護(hù)的可靠性好。②總體保護(hù)。在所有光珠的前面加接一支PTC組件，對(duì)整燈進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是簡(jiǎn)單，不占體積。對(duì)于民用產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這種保護(hù)在實(shí)際使用中的結(jié)果還是令人滿意的。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電氣技術(shù)也在日漸普及，各個(gè)行業(yè)中從事電氣工作的人員也越來(lái)越多，這就要求廣大從事電工、機(jī)械設(shè)備操作的技術(shù)人員與時(shí)俱進(jìn)，掌握更多的電氣方面的設(shè)計(jì)、安裝以及更實(shí)際的操作維修技能。為了幫助廣大從事電氣工作人員掌握更多的電工電路連接的應(yīng)用知識(shí)，特選取十例常見(jiàn)照明電路，目的是給初、中級(jí)電工技術(shù)人員或想從事電氣維修工作的人員，如職業(yè)學(xué)院的學(xué)生以及下崗再就業(yè)人員，提供一些更實(shí)用、更具有操作性的電路圖，使廣大讀者能活學(xué)活用。在較短的學(xué)習(xí)時(shí)間中，學(xué)到最實(shí)用的電工電路知識(shí)，并能應(yīng)用到實(shí)際工作當(dāng)中，從而達(dá)到學(xué)以致用，取得立竿見(jiàn)影的良好效果，在自己的工作中取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

十種常見(jiàn)照明電路

一、雙熒光燈的戶外廣告雙燈管接電路

雙熒光燈接線電路如圖1所示。一般在接線時(shí)應(yīng)盡可能減少外部接頭。安裝熒光燈時(shí)，鎮(zhèn)流器、輝光啟動(dòng)器必須和電源電壓、燈管功率相配合。這種電路一般用于廠礦和戶外廣告等要求照明度較高的場(chǎng)所。

圖1 雙熒光燈的戶外廣告雙燈管接線電路

二、一只單連開(kāi)關(guān)控制三盞燈電路

用一只單連開(kāi)關(guān)控制三盞燈及三盞以上燈的線路見(jiàn)圖2所示，要注意通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流值不能超過(guò)該開(kāi)關(guān)允許的范圍。按實(shí)物圖連接就能使電路工作，非常直觀實(shí)用。這對(duì)初學(xué)電工很有借鑒意義。

圖2 一只單連開(kāi)關(guān)控制三盞燈電路

三、用三個(gè)開(kāi)關(guān)控制一盞燈電路

在日常生活中，經(jīng)常需要用兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制一盞燈，如樓梯上有一盞燈，要求上、下樓梯口處各安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)，使人員上、下樓時(shí)都能開(kāi)燈或關(guān)燈。這就需要一燈多控。圖3所示是三個(gè)開(kāi)關(guān)控制一盞燈電路。開(kāi)關(guān)S1和S3用單刀雙擲開(kāi)關(guān)，而S2用雙刀雙擲開(kāi)關(guān)。S1、S2、S3三個(gè)開(kāi)關(guān)中的任何一個(gè)都可以獨(dú)立地控制電路通斷。

圖3 用三個(gè)開(kāi)關(guān)控制一盞燈電路

四、路燈光電控制電路

這是一種簡(jiǎn)單的光控開(kāi)關(guān)電路，工作原理如圖4所示。當(dāng)晚上（照度低）時(shí)，光敏電阻GR的電阻增大，VT1的基極電流減小直至截止，于是VT2也截止。VT2的集電極電壓上升使VT3導(dǎo)通，繼電器KA吸合，點(diǎn)亮路燈。早上天剛亮（照度高），GR的阻值減小，使VT1導(dǎo)通，于是與上述過(guò)程相反，關(guān)閉路燈。繼電器KA為JRX-13F型。

圖4 路燈光電控制電路

五、人體感應(yīng)延時(shí)燈光控制電路

電路如圖5所示。當(dāng)有人進(jìn)入控制區(qū)時(shí)，白熾燈會(huì)自然點(diǎn)亮；而當(dāng)人走過(guò)或在控制區(qū)內(nèi)靜止不動(dòng)時(shí)，它會(huì)延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)燈。但是，只要人在被控制的范圍內(nèi)活動(dòng)，燈就會(huì)給人照明。這種裝置還設(shè)有光控電路，在室內(nèi)可見(jiàn)度較好的環(huán)境下，盡管人來(lái)人往，由它控制的燈不會(huì)點(diǎn)亮。

晶體管VT1、L1、L2、C1及R1～R4等組成近微波段自激振蕩電路，其振蕩頻率在700～1000MHz范圍內(nèi)可調(diào)，由微調(diào)電容器C1設(shè)定。所產(chǎn)生的電磁波由L1發(fā)射到周圍空間，其幅射面積在50～80m2，且無(wú)方向性。當(dāng)有人在該范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，根據(jù)電磁波的多普勒效應(yīng)，人體的反射波將通過(guò)L1接收到，使VT1的振蕩頻率和幅度產(chǎn)生變化，電容器C2正端的電位發(fā)生波動(dòng)。電位波動(dòng)的頻率與人體活動(dòng)快慢有關(guān)，而幅度與人體至L1的距離有關(guān)。該波動(dòng)電位信號(hào)經(jīng)電解電容器C2和電阻R5耦合到運(yùn)算放大器N1A的反相輸入端②腳進(jìn)行高增益放大。為了使N1A輸出幅度變化最大，其同相輸入端③腳的偏置電壓設(shè)定在直流電源電壓的一半處，即+6V左右。也就是說(shuō)，適當(dāng)?shù)剡x取R7、R17、R12等的電阻值，使N1A靜態(tài)時(shí)輸出端①腳電位為6V。當(dāng)有人在燈下被監(jiān)控范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，N1A輸出端①腳電位就會(huì)在6V左右變化。這個(gè)變化的電信號(hào)通過(guò)C5、R8微分，送到N1B進(jìn)行比較放大，這時(shí)N1B的輸出端將在0～+10V之間大幅度變化，再送入比較器N1C進(jìn)行比較。當(dāng)N1C的反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓時(shí)，N1D的輸出立刻由高電位轉(zhuǎn)化為低電位，二極管VD2導(dǎo)通，使N1D的反相輸入端電位低于同相輸入端電位，N1D輸出端⑦腳呈高電位，通過(guò)R15觸發(fā)雙向晶閘管VS導(dǎo)通，白熾燈泡EL點(diǎn)亮。

　　圖5 人體感應(yīng)延時(shí)燈光控制電路

六、追逐式彩燈電路

本例是一種跳躍感特別強(qiáng)的新穎彩燈，其控制閃亮順序采取1→3→2→4的跳馬追逐方式。電路如圖6所示。

二極管VD1～VD4組成橋式整流電路，輸出全波整流電壓作為4路彩燈的電源，同時(shí)通過(guò)限流電阻R1并經(jīng)電容C1濾波后作為集成電路SH9043的電源。電位器RP和電容C2是SH9043的外接電阻和電容，調(diào)節(jié)RP可以調(diào)節(jié)芯片內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率，從而改變4路彩燈跳馬追逐速率，閃光頻率可以在1～200Hz之間變化。集成電路的①腳、②腳、⑦腳、⑧腳分別與晶閘管VS2、VS4、VS1、VS3的控制極相接。4路輸出信號(hào)用來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通與否，從而使得串接在晶閘管陽(yáng)極回路中的燈串HL1～HL4閃亮。

制作時(shí)，集成電路用SH9043，VD1～VD4用1N4004型二極管，VS1～VS4用2N6565型單向晶閘管。R1用RTX-2W型碳膜電阻器，RP用WH5型合成碳膜電位器；C1用CD11-10V型普通電解電容器，C2可用CT1型瓷介電容器；HL1～HL4用功率小于100W的市售彩燈串，也可用60個(gè)3.8V的小電珠串聯(lián)而成。

　　圖6 追逐式彩燈電路

七、節(jié)日彩燈——滿天星霓虹燈電路

電路如圖7所示，主要由CD4060及外圍元件組成。CD4060是一種帶有振蕩器的十四級(jí)計(jì)數(shù)器，用其輸出端控制晶閘管導(dǎo)通，使各組燈串發(fā)光。由于CD4060輸出方式是二進(jìn)制狀態(tài)，所以很難看出燈串的發(fā)光變化規(guī)律，從而好似滿天星星。

圖7 節(jié)日彩燈——滿天星霓虹燈電路

八、大功率“流水式”廣告彩燈控制電路

大功率“流水式”廣告彩燈，可以在商場(chǎng)、劇院、舞廳或其他建筑物上使用，使夜景顯得很美，特別是在節(jié)日里用于廣告時(shí)，更增加了節(jié)日的歡樂(lè)氣氛。

這里介紹一種元件少、功率大，可同時(shí)點(diǎn)亮60盞25W彩燈的電路。燈光呈追逐式跳動(dòng)閃光。電路如圖8所示，VSl、VS2、VS3組成相同的三個(gè)單元電路。當(dāng)接通電源后，電源通過(guò)VD1、EL1、R1對(duì)C1充電，使A點(diǎn)電位升高。同理，B、C點(diǎn)電位也逐漸升高。由于電子元件性能的差別，某一組雙向晶閘管會(huì)首先觸發(fā)導(dǎo)通，如C點(diǎn)電位升高使VS1首先觸發(fā)導(dǎo)通，ELl燈亮，電容C3經(jīng)電阻R6向VSl放電，C點(diǎn)電位下降，而電容C1繼續(xù)充電，A點(diǎn)電位升高，一段時(shí)間后，VS2導(dǎo)通，EL2燈亮，VS1截止。這時(shí)電容C1經(jīng)R2向VS2放電，A點(diǎn)電位下降，而C2繼續(xù)充電，B點(diǎn)電位升高，一段時(shí)間后，VS3導(dǎo)通，EL3燈亮，VS2截止。以下過(guò)程相同。這樣，燈泡按次序輪流發(fā)光，產(chǎn)生“流水式”廣告彩燈效果。

圖8 大功率“流水式”廣告彩燈控制電路

九、應(yīng)急照明燈電路

應(yīng)急照明燈電路如圖9所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)S在“1”的位置時(shí)，220V的交流電源經(jīng)變壓器T1降壓、VD1～VD4整流后向蓄電池GB充電。當(dāng)停止交流供電時(shí)，可把開(kāi)關(guān)S撥向“2”的位置，此時(shí)蓄電池向逆變變壓器T2二次［側(cè)］輸出高壓，使燈管啟輝。

逆變變壓器采用鐵氧體罐形磁芯繞制，規(guī)格為GU26×16。繞制時(shí)，要注意高壓繞組L3的絕緣。電池組可根據(jù)條件選用。電源變壓器可用10V？A鐵芯繞制。燈管可選用7W的H形或U形節(jié)能燈。

電路安裝無(wú)誤后，如通電不起振，則有可能是反饋線圈接反，一般來(lái)講，將L1兩端對(duì)調(diào)，即可正常工作。調(diào)整C1的容量可改變振蕩頻率，C1的容量越大，振蕩頻率越低。

應(yīng)急燈的應(yīng)用很廣泛，若應(yīng)用在消防工程中時(shí)，除應(yīng)具有產(chǎn)品相關(guān)合格證外，燈具還必須采用金屬外殼，燈頭（指白熾燈）不允許采用塑料制品。

　　圖9 應(yīng)急照明燈電路

十、聲光控自動(dòng)照明燈電路

這是一種智能燈具，能夠只在夜晚有人時(shí)才自動(dòng)開(kāi)燈，人走后即自動(dòng)關(guān)燈，既滿足了照明的需要，又最大限度地節(jié)約了電能。電路如圖10所示，主要元器件使用了數(shù)字集成電路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，提高了工作可靠性。

電路工作原理如下：

（1）光敏二極管VD1等組成光控電路。白天由于環(huán)境光很亮，VD1導(dǎo)通，D8輸出低電平封閉了與非門D7，照明燈泡EL不亮。夜晚VD1截止，D8輸出高電平開(kāi)啟了與非門D7，燈泡EL亮或不亮取決于聲控電路。

（2）駐極體話筒BM等組成聲控電路。沒(méi)有行人時(shí)燈泡EL不亮。當(dāng)有行人接近時(shí)，行人的腳步聲或講話聲由話筒BM接收、D1～D3放大、D6整形、D4倒相后，經(jīng)過(guò)與非門D7使開(kāi)關(guān)管VT和雙向晶閘管VS導(dǎo)通，照明燈EL點(diǎn)亮。

（3）VD2、C2等組成延時(shí)電路。當(dāng)聲音信號(hào)消失后，由于延時(shí)電路的作用，照明燈EL將繼續(xù)點(diǎn)亮數(shù)十秒后才關(guān)閉。

（4）與非門D7輸出端的信號(hào)又回送至光控門D8，在燈泡EL點(diǎn)亮?xí)r封閉光控電路信號(hào)，這樣即使本燈的燈光照射到光敏二極管VD1上，系統(tǒng)也不會(huì)誤認(rèn)為是白天而造成照明燈剛點(diǎn)亮就立即關(guān)閉。

該燈電路可以安放在燈座中，外表只留感光孔和感聲孔，如圖10所示組成一個(gè)整體，特別適合安裝在樓梯、走廊等公共場(chǎng)所。

圖10 聲光控自動(dòng)照明燈電路