本文主要是關于發光二極管的相關介紹,并著重對發光二極管的電壓范圍及其計算進行了詳盡闡述。
發光二極管電壓是多少
按發光強度和工作電流分有普通亮度的LED(發光強度100mcd);把發光強度在10~100mcd間的叫高亮度發光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA,而低電流LED的工作電流在2mA以下(亮度與普通發光管相同)。
除上述分類方法外,還有按芯片材料分類及按功能分類的方法
電壓
紅黃一般是1.8至2.2
藍綠一般是3.0至3.6
電流小功率的都盡量控制在20MA
做指示用的LED都用10毫安以下比較好,一般用到5毫安就比較亮了,除了藍色的LED正向電壓是3-3.4伏,其他色的都是1.8-2伏。
普通的發光二極管正偏壓降紅色為1.6V,黃色為1.4V左右,藍白為至少2.5V,工作電流5-10mA左右。
超亮發光二極管主要有三種顏色,然而三種發光二極管的壓降都不相同,具體壓降參考值如下:
紅色發光二極管的壓降為2.0--2.2V
黃色發光二極管的壓降為1.8—2.0V
綠色發光二極管的壓降為3.0—3.2V
正常發光時的額定電流約為20mA。
如何計算發光二極管電壓
發光二極管的壓降是比較固定的,通常紅色為1.6V左右,綠色有2V和3V兩種,黃色和橙色約為2.2V,藍色為3.2V左右。對于常用的幾毫米大小的二極管,其工作電流一般在2毫安至20毫安之間,電流越大亮度越高,用電源電壓減去二極管的壓降,再除以設定的工作電流,就得出限流電阻的阻值
發光二極管電阻計算方法
假設發光二極管的正向電壓為3.5v,觀察曲線就知道電流會趨于無窮大,但你可能會說,我用萬用表測試過了,電流不會太大。這里我想說,曲線是理想的情況,實際工作時會有連線電阻、開關電阻、電池內阻等串在電路里,它們雖然小,可對相當于短路的電路來說,0.1歐姆就已經很大了。單靠這些外加電阻是不穩定且不可靠的,你不可能在任何一家發光二極管廠家的資料說明里看到允許直接用電壓源連接發光二極管而不接限流電阻的,除非接的是恒流源。
至于電阻的大小,用歐姆定律V=I&TImes;R計算就可以算出電阻值,計算公式為:供電電壓12V-發光二極管壓降3V/15mA=0.6K。如果有條件,可以測一下發光二極管的正向導通電壓值,用一個可調電壓源,串一個小電阻,再串聯上發光二極管,用萬用表測量發光二極管兩端的電壓,注意不含電阻,再把電壓源從0開始慢慢增加,當電壓源電壓增加,發光二極管亮度迅速增加,而萬用表電壓增加卻變緩慢時,萬用表的電壓值就是發光二極管的正向導通電壓值。
假設正向導通電壓值為3.5V,功率3瓦的發光二極管,外加最高4.2V的鋰電池,這時的最大電流應為:I=3W/3.5V=0.85A,最小串聯電阻應為:R=(4.2-3.5)/0.85=0.82歐姆。或許你沒有合適的電阻,那么0.5歐姆的也可以,我們計算一下:電流:I=(4.2-3.5)/0.5=1.4A 功率為:P=I&TImes;V=1.4&TImes;3.5=4.9W。
你的發光二極管將工作在5W下,當然這都是理想的情況,手電桶外殼等導電電路都會有一定電阻的,具體情況有條件的可以自己去測一下,沒條件的,建議還是加一個電阻測試吧,那怕是只有0.5歐姆,可能都會救你的發光二極管一命。當然了,對于各種不同功率、電壓范圍的發光二極管電阻,都可以參考上面的公式自己計算。
發光二極管電阻接法
發光二極管的最佳電源是恒流源,就象日光燈、節能燈要用鎮流器,氙燈、鈉燈最好用恒功率源,擴音機、收音機必須用電壓源一樣,這些都是由其負載的特點決定的。根據長期的實踐證明,使用恒源流,發光二極管才能更長期穩定的運作。下面小編就舉例說明發光二極管為何要用恒源流,發光二極管電阻接法哪一種更好。
接法舉例:
例一:1護欄燈用108個白光LED,每只LED預設電流為13~14mA。
(1)用電壓源的接法:(耗電5.8w)
方法一:每組串6燈加限流電阻,后并18組,需電源24V,240mA
方法二:每組串3燈加限流電阻,后并36組,需電源12V,480mA
注:限流電阻=(電源電壓-串聯LED燈組電壓)÷預設LED燈流
(2)用恒流源的接法:(耗電4.8W,節電20%)
方法一:每組并18燈加并1個保護穩壓管,后串6組,需電源20V,240mA
方法二:每組并12燈加并1個保護穩壓管,后串9組,需電源30V,160mA
方法三:每組并6燈加并1個保護穩壓管,后串18組,需電源60V,80mA
注:穩壓二極管的電壓值≈并聯LED燈組電壓=單個LED電壓(詳見后文)
例二:想用190mA,0-40V的恒流源,點亮108個白光LED,預設燈流9-11mA,問LED應如何連接?
1、估算每一組應并聯的燈數
190mA÷9mA/只≈21.1只(最多21,取小于并最接近它的整數)
190mA÷11mA/只≈17.2只(最少18,取大于并最接近它的整數)
每組LED并聯的燈數為18、19、20、21均可。
2、計算串聯組數
用總燈數分別除以18-21的整數,從中找到一個能整除的數。
108÷18=6 108÷19≈5.7 108÷20=5.4 108÷21≈5.1
108能被18整除,等于6,這“18”是并聯數,“6”就是串聯組數,每組應并聯18個,然后串聯6組。
3、驗算
燈流:190mA÷18只≈10.6mA/只
燈壓:6組&TImes;3.3V/組≈20V
每組并聯18個,然后串聯6組。此時,燈流為10.6mA,總電壓約20V。
發光二極管的檢測
(1)用萬用表檢測。利用具有×10kΩ擋的指針式萬用表可以大致判斷發光二極管的好壞。正常時,二極管正向電阻阻值為幾十至200kΩ,反向電阻的值為∝。如果正向電阻值為0或為∞,反向電阻值很小或為0,則易損壞。這種檢測方法,不能實質地看到發光管的發光情況,因為×10kΩ擋不能向LED提供較大正向電流。
如果有兩塊指針萬用表(最好同型號)可以較好地檢查發光二極管的發光情況。用一根導線將其中一塊萬用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測發光管的正極(P區),余下的“+”筆接被測發光管的負極(N區)。兩塊萬用表均置×10kΩ擋。正常情況下,接通后就能正常發光。若亮度很低,甚至不發光,可將兩塊萬用表均撥至×1mΩ若,若仍很暗,甚至不發光,則說明該發光二極管性能不良或損壞。應注意,不能一開始測量就將兩塊萬用表置于×1mΩ,以免電流過大,損壞發光二極管。
(2)外接電源測量。用3V穩壓源或兩節串聯的干電池及萬用表(指針式或數字式皆可)可以較準確測量發光二極管的光、電特性。為此可按圖10所示連接電路即可。如果測得VF在1.4~3V之間,且發光亮度正常,可以說明發光正常。如果測得VF=0或VF≈3V,且不發光,說明發光管已壞。
紅外發光二極管的檢測
由于紅外發光二極管,它發射1~3μm的紅外光,肉眼無法看到到。通常單只紅外發光二極管發射功率只有數mW,不同型號的紅外LED發光強度角分布也不相同。紅外LED的正向壓降一般為1.3~2.5V。正由于其發射的紅外光人眼看不見,所以利用上述可見光LED的檢測法只能判定其PN結正、反向電學特性是否正常,而無法判定其發光情況正常否。為此,最好準備一只光敏器件(如2CR、2DR型硅光電池)作接收器。用萬用表測光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外LED加上適當正向電流后是否發射紅外光。
光強度
把光強標準燈,LED和配有V(λ)濾光片的硅光電二極管安裝和調試在光具座上,特別是嚴格地調燈絲位置,LED發光部位及接受面位置。
先用光強標準燈校準硅光電二極管,C=E/S
式中Rs=Is/Ds
Ds是標準燈與接受器之間的距離,I s是標準燈的光強度,R s是標準燈的響應。
Et=C ·R t式中E t是被測LED的照度,R t是被測LED的響應,則LED的光強度I t為:I t=E t ·Dt
式中Dt 是LED與接受面之距離。
對于LED來講,其發光面是圓蓋形狀的,光分布是很特殊的,所以在不同的測量距離下,光強值會變化,偏離距離平方反比定律,即使固定了測量距離,但是由于接受器接受面積不同,其光強值也會變化。因此,為了提高測量精度,應該把測量距離和接受面積大小相對地給予固定為好。例如,測量距離按照GIE推薦采用316mm,接受器面積固定為10×10mm。在同一測量距離下,LED轉角不同,其光強也相應地有變化,因此為了獲得最佳值,最好讀出最大讀數R t為佳。
結語
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