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LED基础知识及恒流恒压电路汇总

LED基础知识及恒流恒压电路汇总 前言高亮度LED发光二极管DIY摄影灯或照明灯具是一项辛苦而又快乐的事情，综合论坛朋友的需要，我把所收集的一部分与此相关的知识和恒流恒压IC及电路图在此和大家共享，希望大家都能在制作中体验到DIY的快乐感觉 1、教你改装LED（发光二极管） LED是发光二极管 Light Emitting Diode,

LED的简称，也被称作发光二极管，这种半导体组件发展以来一般是作为指示灯、显示板，但目前随着技术增加，已经能作为光源使用，它不但能够高效率地直接将电能转化为光能，而且拥有最长达数万小时～10 万小时的使用寿命，同时具备不若传统灯泡易碎，并能省电，同时拥有环保无汞、体积小、可应用在低温环境、光源具方向性、造成光害少与色域丰富等优点。

LED的发明 在1955年时，美国无线电公司（Radio

Corporation of America）的Rubin Braunstein发现了砷化镓（GaAs）与及其它半导体合金的红外线放射作用，而1962年美国通用电气公司（GE）的Nick Holonyak Jr则开发出可见光的LEDLED。

不过，LED真正的起飞是在1990年代白光LED出现后，才开始渐渐被重视，而应用面越来越广。

LED的发光原理 LED其实就是一种特殊形式的二极管，是一种半导体器件通过掺杂等手段形成PN结，在阳极加正电压，在阴极加负电压，则电流很容易通过，并且通过光的形式释放出能量。

在阴极加正电压，负极加正电压，不导通。

LED最特别的地方在于只有从正极通电才是会发光，故一般给予直流电时，LED会稳定地发光，但如果接上交流电，LED会呈现闪烁的型态，闪亮的频率依据输入交流电的频率而定，照明电路为50Hz交流电完全看不出闪烁。

LED的发光原理是外加电压，让电子与电洞在半导体内结合后，将能量以光的形式释放。

目前全球产业所发展出的不同种类LED能够发出从红外线到蓝之间不同波长的光线，而业界也有紫色～紫外线的LED，近年来LED最吸引人的发展是在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED产品。

LED之所以被称为世纪新光源，原因在于LED具备点光源与固态光源的特性，能够节省能源、高耐震、寿命长、体积小响应快速、并且色彩饱和度高。

LED的颜色 由于随着LED的制造材料不同，产生出来的光子拥有的能量也不同， 铝砷化镓 AlGaAs - 红色及红外线 铝磷化镓 AlGaP - 绿色 磷化铟镓铝 AlGaInP - 高亮度的橘红色， 橙色，***，黄绿色 磷砷化镓 GaAsP - 红色，橘红色，*** 磷化镓 GaP - 红色，***，绿色 氮化镓 GaN - 绿色，翠绿色，蓝色 铟氮化镓 InGaN - 近紫外线，蓝绿色，蓝色 碳化硅 SiC 用作衬底 - 蓝色 硅 Si 用作衬底 - 蓝色 开发中 蓝宝石 Al2O3 用作衬底 - 蓝色 硒化锌 ZnSe - 蓝色 钻石 C - 紫外线 氮化铝 AlN, 铝氮化镓 AlGaN - 波长为远至近的紫外线 LED的寿命 一般LED的发光寿命很长，产品大多标明为100,000小时以上，但事实上LED的亮度是会衰减的，在运用一段时间后，亮度会衰捡到原本的一半或甚至更少。

但所幸随着业界技术的进步，减少LED亮度衰减问题的方案很多。

在生产过程中，选用如4元素LEC材料能够拥有较久的亮度衰减周期，而厂商使用的LED制程与成品究竟能耐用多久有很大的关系，配色也是LED厂的生产关键。

LED的使用寿命，比一般白炙灯泡的1,000小时、日光灯具的1万小时，LED使用寿命可达5万小时，大幅降低灯具替换的成本。

这项特性帮助LED 灯具在价格竞争上，有了将一般灯泡替换成LED的好理由，更可藉由这项优势，让许多原本因经济考虑而不能全天开启的环境，藉由LED照明让公共或私人场所 更安全 LED的应用 最早LED是用在音响上当指示灯，然后运用在汽车上的仪表板灯、指示灯及音响面板等等，再进而至方向灯、室内灯，很快将应用到照射路面的大灯上。 用在方向灯上的技术，己快速展开LED作为一种发光元件可以用于任何照明和指示灯应用，同时LED作为白炽灯和荧光灯的替代品， 固态照明SSL──多个白光LED组合成一簇构成一个光源见图。

可以用于汽车，摩托车，电动自行车的指示灯 LED的效率提升得很快︰目前大功率白光平均光输出为6080流明每瓦lm/W，2008年底有望达到120 lm/W。

LED的长寿命让固态照明非常有吸引力。

机械上SSL也比白炽灯和荧光灯更坚固。

目前固态照明还未能实现家用，因为还需要电源转换，而且比较昂贵，尽管成本正在下降。

闪光LED目前已经广泛应用了。

白炽灯泡非常便宜，但效率也很低，家用钨丝灯为16

lm/W，卤素灯大约为22 lm/W。

荧光灯效率很高，50到100 lm/W 平均 60 lm/W，但是灯管易碎，并且 需要起辉器和镇流器，因而有时会产生听觉噪音。

节能灯里面集成了一个安静的镇流器，相对比较坚固和高效，适用于标准灯座，目前是家用照明的最佳选择。

随着技术的发展，SSL的成本会不断降低，并有望在2020年以前进入千家万户。

现下LED主要用于信号指示，而在LED这一领域具有明显的优势。

在世界各地，采用发光二极管发光的交通信号灯、汽车指示灯及道路状况告示等已慢慢的变得普遍。

在香港地下铁列车中试验的发光二极管照明。

至于普通照明，目前2008年2月已经有量产化的商品出现。

基于省电节能及环保的原由，很多大型机构都已开始试验发光二极管照明 LED的优点很多我总结一下一个就是亮度高同时还非常省电 第二个是寿命长LED使用寿命可达5万小时 下面讲讲 LED的使用方法 LED的使用方法 LED是电流控制的元件，LED是电流型元件，主要是看通过管子电流大小的。

一般5mm的LED电流达到1mA就开始起辉，到25mA即可能烧毁，实际在15-25mA亮度变化已不明显。

如果你把自己的LED工作电流设计在10mA，好多产品的LED指示灯工作电流设计在5mA。

下图是最简单的LED显示电路，其中电阻起到限流和分压作用，二极管有内压降，普通的二极管管压降硅管为0.7V，锗管为0.5V，LED为1.7V 上图大家注意LED有两极（就是两根线跟外部相连，阳极和阴极，阳极接电池的正，阴极接负，则LED发亮，否则LED不会亮） 同时上图中电阻的阻值应该选用多少呢假设我们设计电路中电流为10ma，在25ma以下都行 R（12-1.7）/10mA1千欧姆 哈哈 很简单吧

大家思考一下 如果是 接入220v交流照明电路 电阻值 应该选多少呢 R（311-1.7）/10mA 为什么选311 因为220为有效值，最大值为根号2倍的220311 同时电阻也不能随便选择，选择了不对的电阻 可能会烧毁电阻 电阻的功率选择PUI10.3V*0.01A0.103W 可选择即使用1/8W的电阻 大家想想如果是48V的 电阻怎么选呢R（48-1.7）/10mA 如果为

36v则电阻选R（36-1.7）/10mA LED的保护 （电动自行车可以不用因为即使接反也不会烧毁LED因为电动自行车电池电压48V不会导致二极管烧毁即使64V也没问题，不过 弄一个最好了 呵呵） 大家如果接线接反了，LED承受反向电压，如果反向电压超过了其反向击穿电压则可能导致LED烧毁，最简单的方法是在电路中串联一个二极管，此二极管起到了保护作用，电路图如图所示 二极管可选用1N4004或1N4007，选用二极管的原则是反向电压小于二极管的反向工作电压即可。

不过可能要稍微改写一下，以为此二极管内部有0.7V的压降则R（12-1.7-0.7）/10mA 多个LED的串联 下图5个发光二极管串联，R选择多少呢 R（12-1.7*5-0.7）/10mA0.28千欧姆 2、发光二极管LED应用 LED发光二极管用于状态显示和矩阵面板已经很多年了。

现在，可选用的LED包括新开发的蓝光和白光LED广泛用于便携装置以及普遍存在的绿光、红光和黄光LED。

白光LED可做为彩显的理想背景照明。

但是，在为LED设计电源时应注意这些新LED器件的固有特性。

本文描述新、老LED的特性以及激励它们所需的电源性能。

图1 标准红光、绿光和黄光LED的正向电压范围1.4V2.6V与正向电流的关系 图2 串联电阻器和恒压源为LED工作提供一种简单方法 图3 并联工作的几个红光、黄光、绿光LED配置 图4 白光LED发射波长实线包含蓝光和黄光区域的峰值，被人眼视为白光图中的虚线为人眼相对光灵敏度 标准红光，绿光和黄光LED 使LED工作的最简单方法是把电压源通过一个串联电阻加到LED上。

只要工作电压VB保持恒定，LED会发射恒定强度的光虽然光强随环境温度增高会减弱。

可以根据要求改变电阻值来变化光强。

图1示出5mm直径标准LED的正向电压VF与正向电流IF的关系。

注意，跨接在LED上的压降随正向电流增加。

假定单个绿光LED在5V恒定工作电压下具有10mA正向电流，则串联电阻器KV5V-VF,10mA/10mA300W。

如图2所示，典型工作条件下数据手册给出正向电压是2V。

像这种商用二极管是用镓-砷化物-磷化物制造的。

大多数的设计工作师了解和容易处理它们，这种LED具有如下特点 *发射的彩光发射波长在正向电流、工作电压和环境温度变化时能相对保持恒定。

标准绿光LED发射波长为565nm左右，容差只有25nm。

因此，几个这样的LED并联工作图3不会成问题。

其色差是很小的。

正向电压的正常变化会导致光强略有变化，但这种差别也是较小的。

通常，可以忽略来自同一厂家和同一批号的LED的差别。

*在正向电流接近10mA时正向电压随正向电流有小的变化。

红光LED变化大约200mV，其他LED变化400mV左右见图1。

·在正向电流低于10mA时，其正向电压比蓝光或白光LED小很多，这样可直接用Li电池或一个3节NiMH电池对它们供电。

因此，使标准LED工作的供电成本是相当低的。

在LED工作电压大于其最大正向电压时不需要升压变换器或复杂昂贵的电流源。

只要应用允许随电池放电所导致光强减弱的容限，LED甚至可直接工作在Li或3节NiMH电池。

图5 正向电流变化导致的白光LED色度坐标移位 图6

增加正向电流改变发射波长使蓝光LED色度变化 蓝光和白光LED 长期以来人们无法得到发射蓝光的LED。

设计人员只能用已有的红光、绿光和黄光LED。

早期的器件实际上不是蓝光LED，而是用蓝光围绕小的白炽灯泡散射。