本文主要是關于發光二極管的相關介紹,并著重介紹了發光二極管在電路中的連接方法以及注意事項。
發光二極管
發光二極管簡稱為LED。由含鎵(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。當電子與空穴復合時能輻射出可見光,因而可以用來制成發光二極管。在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數字顯示。砷化鎵二極管發紅光,磷化鎵二極管發綠光,碳化硅二極管發黃光,氮化鎵二極管發藍光。因化學性質又分有機發光二極管OLED和無機發光二極管LED。
特點
電壓
發光二極管
發光二極管
LED使用低壓電源,供電電壓在直流3-24V之間,根據產品不同而異,也有少數DC36V、DC40V等,所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場所。
效能
消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右,較節能燈減少40%左右。
適用性
體積很小,每個單元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制備成各種形狀的器件,并且適合于易變的環境
穩定性
10萬小時,光衰為初始的50%
響應時間
其白熾燈的響應時間為毫秒級,LED燈的響應時間為納秒級
環境污染
不含有害金屬汞等
顏色
發光二極管方便地通過化學修飾方法,調整材料的能帶結構和禁帶寬度,實現紅黃綠藍橙多色發光。紅光管工作電壓較小,顏色不同的紅、橙、黃、綠、藍的發光二極管的工作電壓依次升高。
價格
LED的價格越來越平民化,因LED省電的特性,也許不久的將來,人們都會把白熾燈換成LED燈。我國部分城市公路、學校、廠區等場所已換裝完LED路燈、節能燈等。
種類發展
最早應用半導體P-N結發光原理制成的LED光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP,發紅光(λp=650nm),在驅動電流為20毫安時,光通量只有千分之幾個流明,相應的發光效率約0.1流明/瓦。
70年代中期,引入元素In和N,使LED產生綠光(λp=555nm),黃光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出現了GaAlAs的LED光源,使得紅色LED的光效達到10流明/瓦。
90年代初,發紅光、黃光的GaAlInP和發綠、藍光的GaInN兩種新材料的開發成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在紅、橙區(λp=615nm)的光效達到100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區域(λp=530nm)的光效可以達到50流明/瓦。
220v接發光二極管接法大全
發光二極管不同型號正常發光時需要的電壓電流是不同的,按最低要求單個發光管點亮要2V/30mA。如果串聯使用,推動電壓至少18V,按20V計算。
電阻上需要在通過30mA電流時產生 220-20=200V壓降,由歐姆定律得電阻=200V÷30mA=6.7K電阻所做功=200V×30mA=6W
串一只 6.7K 10W的電阻即可。亮度不夠時可根據發光管參數再算一下。如果是小功率管,可以試試三個一并成一組,再將三組串接,找一只不用的手機充電器點點看。注意要用那種阻容降壓式的(很輕的那種,比如市面上的“萬能充電器”)
上圖為220V交流電源指示燈電路?,F在很多電源插座里面用的LED電源指示燈,都是采用這種電阻降壓方法來點亮LED的(實際中,為了降低成本,很多插座里面就用一個LED串聯一個數百KΩ的電阻)。圖中的交流220V電壓經二極管1N4007整流后,變成脈動直流,這個電壓再經限流電阻R降壓后,即可點亮LED。1N4007負極的脈動直流電壓約為100V,若采用高亮度LED作為電源指示燈,那么工作電流取0.5~1mA即可(電流取得過大,晚上LED亮度太高,影響睡眠),故限流電阻R的計算公式為:R=100V/ILED,ILED為LED的工作電流,這里取0.5mA,則R=200KΩ,實際中R可以選用200KΩ、?0?4W的金屬膜電阻。R取200KΩ時,若晚上還嫌LED亮度太高,可以增大其阻值(筆者家里插座里面用的就是這種LED指示燈,其電阻用的是MΩ級的)。
這種用脈動直流點亮的LED指示燈,一般看不到LED是閃爍的。有時若感覺LED有些閃爍,可以在其兩端并聯一個1μF的獨石電容,這樣就不會閃爍了。
上圖為電容降壓點亮LED的電路。若采用高亮度LED,降壓電容一般選用0.1~0.22μF的電容即可。電容可以選用耐壓值為400V的滌綸電容。二極管D2用于保護LED在交流電負半周時不被擊穿。D2可選用1N400X系列的整流二極管。由于降壓電容的體積一般都比電阻大得多,故現在很多220V交流電源LED指示燈電路都采用電阻降壓。
對于各個期間的數值這里我們講一下,一般二極管的壓降為0.7V,而LED的壓降對于靈敏度高的在0.3V就可以高亮,對于電流的感應也很靈敏。對于工作電流取0.5mA到1mA即可,否則電流過大,LED會太亮,甚至會燒壞LED,二極管采用脈動直流電壓約為100V的,例如1N4007;
電阻在這里起到限流降壓的作用,R=100/0.5(mA)=200K;
實際中R可以選用200KΩ、?W的金屬膜電阻。R取200KΩ時,若還嫌LED亮度太高,可以增大其阻值。
這種用脈動直流點亮的LED指示燈,一般看不到LED是閃爍的。有時若感覺LED有些閃爍,可以在其兩端并聯一個1μF的獨石電容,這樣就不會閃爍了。
電容減壓
下圖為電容降壓點亮LED的電路。若采用高亮度LED,降壓電容一般選用0.1~0.22μF的電容即可。電容可以選用耐壓值為400V的滌綸電容。二極管D2用于保護LED在交流電負半周時不被擊穿。D2可選用1N400X系列的整流二極管。由于降壓電容的體積一般都比電阻大得多,故現在很多220V交流電源LED指示燈電路都采用電阻。
發光二極管的連接注意事項
有時候當我們用一個LED指示燈串聯一個電阻接220V為什么總燒掉呢?
請看下圖,正常我們在設計電路圖使用LED作指示燈的時候電阻一般都選擇4.7k、5.1K或者10K依然能點亮,指示用的LED燈的電流一般都是2mA以內,0.2mA的電流就可以點亮。下圖為本人設計的LED指示電路,3.3V的電壓串了10K的電阻,工作電流還不到0.2mA還是可以正常使用。
根據使用經驗,電流越小LED燈越耐用。
因此,如果是LED燈串聯電阻直接接220V交流電,限流電阻最好選擇300K以上1M以內都是可以正常使用,選的電阻越大,電流越小,LED指示燈越耐用。因為220V交流電的峰值電壓高達310V,最好把LED指示燈的電流限制在1mA以內,反向才不會擊穿,若無亮度要求,電阻越大越好,保守一些最好選擇600K以上。
當然在電路上串聯一個二極管或反向并聯一個二極管效果更好,但是如果限流電阻選擇足夠大的話完全沒必要浪費二極管,而且接線麻煩。根據本人的使用經驗,本人接的是680K的限流電阻,從來沒有發現LED燒壞過。
若選680K的限流電阻,根據P=U*U/R可得P=220*220/680=71mW,不到0.1W的功率,非常小,一般的電阻都能滿足要求。
結語
關于發光二極管的電路接法就介紹到這了,如有不足之處歡迎指正。