LED光源在工程应用中的一些常识

LED光源在工程应用中的一些常识珠海市南宇星电子林少芝一、关于LED光源应用的简介：LED照明行业是一个新兴的行业，它以其独特的优点深受人们的青睐。如今在光电工程中，提高光效，节约能源和高可靠性已经成为人们共同追求的目的。我们在讨论和使用LED光源时，都会想到LED的寿命长、节约能源、亮度高等特点。也正是因为如此LED光源才倍受欢迎。LED光源虽有以上优点，却并不如人们所说的那么神奇。只有给其配上合适、高效的LED电源、合理的电路设计、完善的防静电措施、正确的安装工艺才能充分发挥和利用LED光源的以上优点。下面我就LED光源在工程应用中的一些常识做简单的介绍，供大家参考。二、LED寿命的理解LED的使用寿命，一般认为在理想状态下有10万小时。实际在使用过程中其光强会随使用时间的推移逐渐衰减，即电能转化为光能的效率逐渐降低。我们能真正使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的70%以上时，寿命是否可以定义为光效逐渐降低至70%的时间段。目前还没有明确的国家标准用来衡量。而且LED的使用寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关，据某LED封装厂的试验数据有些芯片在20mA条件下连续点亮4000小时后其光亮度衰减已达50%。但是随着技术、工艺的提高，光衰时间越来越缓慢，即寿命也越长。三、LED的节能及可靠性LED是电流控制元件，通过流过的电流，直接将电能转变为光能，故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗，所以在节能方面比一般的光源的效率高，但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压，它必须配置一个电压转换装置，提供满足其额定的电压、电流，才能正常使用，即LED专用电源。但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效的LED专用电源，才能真正体现LED光源高效特性。因为低效率的LED电源本身就需要消耗大量电能，在配合LED的使用过程中根本就体现不出LED的高效节能特性。而且LED电源也必须是高可靠性电源，才能使LED光源系统长寿命。四、LED的基本特性及使用时的注意事项1．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。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。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：54HCA熔发光颜色截外观颜色屿波长容λ咬D(nm)伟摊正向电压母VF准亮度魄Iv(mc既d)词IF=20闭mA话Min.苹Max.喜红色扇水透明慧645~6禾60晌1.8筋2.5植50~30炭0吼黄绿色况水透明梦570~5退75震1.8欺2.5镰50~30石0各黄色遣水透明蒙585~5阁90肃1.8写2.5格500~5咏000雾蓝色挠水透明绸455~4捉75袍2.7朝4.0库500~7油000铸绿色绒水透明努515~5捡35合2.7钥4.0茫2000~傅100钻00权蓝绿色殿水透明召490~5纪15枯2.7向4.0畏2000~申10000精白色砖水透明妙-斯2.7绒4.0案3000~嘉15000忍在同一电路讨中应该尽量敏使用在额定柳电流条件下赶正向压降值晚相同、光强薯范围小的仍LED倍。只有这样种才能保证被LED烛的发光效果亲一致。饰其具体的电梅性参数可依裙各封装厂每涨包装提供的夜产品分光参厕数标签值。央（有些公司充每批分选都昼不一致）教（吴2庭）除LED狼的额定工作拐电流补LED雀的额定电流脚各不相同，段普通的刃LED诚电流一般为置20mA趴，大功率的洽LED恋电流一般为木40mA鸟独或行350m矮A待不等。具体蝇要按各封装笔厂提供的电析流参数值。荡一般禁LED助在反向电压射：秧VR=5V鬼的条件下，朱反向电流：喘IR软≤察10µA型。固（伏3怕）遣LED辉的功率扭瑞LED辟功率的大小然也各不相同没，有勒70mW愉、避100m贝W右、趣1W慧、司2W坡、棉3W虫、党5W葡等，学所以必须根铅据所选择的浴LED翠，设计合理说的使用电路内和配置合适踢的瘦LED欺数量，使其疫完全满足幼LED猜电源的额定炎值，如果设躁计的电路使披每个懂LED酷分担电压或晋电流过高就煌会严重影响旱LED巴的使用寿命停甚至烧毁幻LED悟，如果分担裕的电压或电捆流过低则激还发的坐LED扁光强不够，肝就不能充分工发挥揭LED筒应有的效果繁，达不到我渐们所期望的销目的。温度特性拉（膜1乏）脑LED幼的焊接温度需应在征250杜℃例以下，焊接野时间控制在谢3~5S椒之间。要注饼意避免劣LED普温度过高从膝而使芯片受侍损。南（下2溪）艺LED欢的亮度输出驴与温度成反秤比，温度不竿仅影响咬LED酒的亮度，也叫影响它的寿株命。使用中梁尽量减少电虹路发热，并利做一定的散瘦热处理。防静电特性壳LED训装配过程中缠必须加强防际静电措施，涌因为操作过鸭程和人体本粗身都会产生贷静电，对于牙双电极的牢LED罚最易被静电汗反向击穿，炕从而严重影型响扔LED状的使用寿命掘甚至使其完妖全报废。俊如防静电环洁境不是非常肌完善，可以马给宴LED亦使用者增加置防静电腕带确，设置良好调的防静电接协地系统，离净子风机等设川备。牵五、凭LED苗连接电路的转常见形式串联电路像1蒸．串联：这揪种电路需要骡电源提供较策高的电压。串联电路盲V溪总病=拘各贿LED腿的赌VF甩之和沫=VF纳1愉+VF稠2誓+VF配3险+VF枯4鹰-----节-+VF烂N似I授总裂=瞎单颗之LED贪的葛IF腥值咐并联：这种屡电路需要电而源能提供较图高的电流。豆V拒总成=择单颗虽LED柜的男VF成值并联电路毛I订总曲=司各薪LED使的仅IF争之和师=IF揭1挠+IF袄2泊+IF耳3想+IF妄4葛-----希-+IF快N并联电路屈串联雾/祥并联组合登在实际运用希中，负载常横采用通过串警并联形成的惧LED祝阵列；命将羡LED网连接成串联羽/三并联组合的徒形式，可大必幅减低因少读数孤LED汗的亩VF泽不一致造成皆的影响；规阵列形式或谊LED镰个数变化，桌限流电阻也欲应相应变化邪。假串联碗/垂并联组合的祝形式会使输务出电流随输删入电压和环茎境温度等因却素而发生的状变化更加显塔著；旧为了能有效骄控制电路中蓬的电流，须摔在电路中配宇置适当的限犬流电阻。誉R=撕（永V顷输入电压身-VLED爬总电压）惕/I踪（流过限流选电阻的电流尤）慎限流电阻的呈作用主要是词控制罩LED另的电流，使大电压更平滑帅，并使各并时联支路的亮盐度更均匀。鬼限流电阻阻饿值大效果较抱好，但是限蛋流电阻的取横值也不能太聋大，否则会猫增加电能的弟损耗及元件扶温度升高。门六、电源的餐分类及特性予1释、按驱动方劈式可分为两步大类：贝（宁1梯）恒流式：应恒流驱动电酬路输出的电肠流是恒定的援，而输出的杀直流电压却疾随着负载阻伶值的大小不腰同在一定范委围内变化，昏负载阻值小圣，输出电压疑就低，负载侵阻值越大，滴输出电压也需就越高；钟恒流电路不橡怕负载短路溉，但严禁负燥载完全开路昂。敲恒流驱动电死路驱动垫LED夫是较为理想电的，但相对睛而言价格较睛高。沫应注意所使衔用最大承受屡电流及电压土值，它限制冤了砍LED坚的使用数量案；凉（霸2梳）稳压式：堂当稳压电路协中的各项参龙数确定以后家，输出的电倘压是固定的阵，而输出的浆电流却随着勒负载的增减共而变化；报稳压电路不渣怕负载开路租，但严禁负稼载完全短路屿。略以稳压驱动柱电路驱动磨LED罚，每串需要品加上合适的塘电阻方可使氏每串向LED倒显示亮度平液均；向亮度会受整劈流而来的电践压变化影响烟。要2既、按电路结魄构方式分类勇（芽1兵）电阻、电拴容降压方式狼：胸通过电容降常压，在闪动森使用时，由帮于充放电的武作用，通过鞋LED居的瞬间电流岗极大，容易娱损坏芯片。塌易受电网电你压波动的影患响，电源效软率低、可靠典性低。（见桥图一）图一图二图一图二搭（咳2哀）电阻降压哪方式：针通过电阻降的压，受电网勒电压变化的朱干扰较大，纤不容易做成璃稳压电源，菌降压电阻要番消耗很大部说分的能量，鼻所以这种供苏电方式电源吗效率很低，伟而且系统的疤可靠也较低富。（见图二国）混（汉3镰）常规变压辆器降压方式缠：类电源体积小后、重量偏重乡、电源效率万也很低、一绢般只有穿45%创～浊60%绍，所以一般喊很少用，可牲靠性不高。货（拌4斥）电子变压忘器降压方式司：长电源效率较减低，电压范细围也不宽，芒一般管180屯～给240V讽，波纹干扰割大。败（寒5荒）踢RCC宋降压方式开学关电源：皱稳压范围比格较宽、电源价效率比较高待，一般可以干做到血70%浪～逆80%蜻，应用也较姥广。由于这钱种控制方式瞧的振荡频率辫是不连续，河开关频率不结容易控制，巧负载电压波歪纹系数也比斯较大，异常貌负载适应性因差。蹄（干6只）耗PWM启控制方式开长关电源：束主要由四部身分组成，输零入整流滤波蚕部分、输出病整流滤波部辞分、呈PWM劈稳压控制部妻分、开关能算量转换部分段。眯PWM寻开关稳压的雀基本工作原射理就是在输拥入电压、内醒部参数及外鹊接负载变化箭的情况下，械控制电路通胞过被控制信扣号与基准信钻号的差值进毛行闭环反馈匪，调节主电散路开关器件晓导通的脉冲丈宽度，使得蚁开关电源的瞎输出电压或麦电流稳定（肆即相应稳压述电源或恒流祖电源）。电僚源效率极高连，一般可以百做到晒80%女～羞90%描，输出电压桃、电流稳定作。一般这种以电路都有完香善的保护措堂施，属高可图靠性电源。鼠从以上介绍码可以看出创PWM亏控制方式设轨计的敏LED琴电源是比较脉理想的铅LED冶电源。目前国珠海市南宇衰星电子公司虎生产的把“倾金兴稀”爹牌任LED掀开关电源就穗是卡PWM邪控制技术的故开关电源，胡该类页LED辱电源经用户堪使用反映效湾果很好。废七、工程中刻的简易计算点方法.整数nP电源确由已知电源软功率计算薄LED揉.整数nP电源==PLED廉(麦即取所得数盼据的整数仆)载（峰7-1漆）==PLED可例：额定输耍出功率为饲10W幅电源，使用进额定的正向家电流基20mA久，耗散功率料为心70mW寨条件下可配界置多少个如LED乱？.10Wn依以上公式.10Wn0.07W142个==闷(百即取所得数茧据的整数月)0.07W142个==.整数=n1=VLEDV电源道对于恒压驱研动方式：由浪已知的输出朋电源电压计沙算每支路串速联铃LED财.整数=n1=VLEDV电源n.整数支路数跪（票1皮）计算每条双支路的窄LED亮个数胖债公式：郑程武击(渗最大值没)n.整数支路数n1==朱（微2敏）计算并联筹支路数耽融字公式粗:棒n1==船注：牌V毙LED判值依不同发仙光颜色各有慕不同，用稳谁压电源驱动弟LED瞎时，为了控岩制电流，通隆常需要串联珍电阻器。10组闸例：一个额召定输出电压耻为业DC24宗V,句功率为缎10W童电源，使用质额定正向电性流爷20mA可，耗散功率暂为浊70mW统额定的正向编电压为镰1.8V蹦。可配置多新少个较LED谱10组+.1.8V24V14个=n1勇依以上公式胳可以得出轿+.1.8V24V14个=n1.142=遍(茂即取所得数挖据的整数某).142=14=支路数=10组DC—1414=支路数=10组DC—14个先即可以带贝10根组支路，每糕支路识14吓个富LED朱串联构成的锦电路，共疮140敬个捏LED啊。焦对于恒流驱御动方式：由柏已知的电源壶输出电流及蕉LED逗的电流值计贩算出并联支凯路数及每支昌路数量整数=整数=.个数整数.n2===ILEDI电源n2n庭（祖1客）计算并联松的支路数公摩式：轰拥个数整数.n2===ILEDI电源n2n辫（声2浇）计算支路酒串接良LED孝个数膀:衔穿注：其中牲n春按（喝7-1匙）计算17组稻例：一个额次定输出电流种为曾DC0.交35A泉，额定功率捏为塑10W逼电源，驱动井耗散功率为盟70mW龄，正向电流俘为慰0.02A佛的苏LED斤，可怎样配稿置？17组.0.350.02=n2=17组.0.350.02=n2=17组+姐并联支数路织：142.17==8个8个DC衬(漆142.17==8个8个DC省每支路串接贤数：个数—斤即可以带牧17辆组，每组矛8库个淋LED昨串接，共第136连个卫LED矛。—2辅线路损耗及拳线路压降的难计算2L变P肾电线回=IR衔V拥电线尖=IRLS搞R烫电线揭=殿σ炊度号（备注：切L设为电线长度叼；借S总为电线横截艺面积；巷σ灌为电线电导窗