現(xiàn)在大街上隨處可見(jiàn)的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車(chē)燈，處處可見(jiàn)LED燈的身影，LED已經(jīng)融入到生活中的每一個(gè)角落。本文主要是關(guān)于發(fā)光二極管的相關(guān)介紹，并著重對(duì)發(fā)光二極管的電壓范圍及其計(jì)算進(jìn)行了詳盡闡述。

發(fā)光二極管電壓是多少

按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的LED(發(fā)光強(qiáng)度100mcd);把發(fā)光強(qiáng)度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)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(fā)光管相同)。

除上述分類(lèi)方法外，還有按芯片材料分類(lèi)及按功能分類(lèi)的方法

電壓

紅黃一般是1.8至2.，藍(lán)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(lán)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(fā)光二極管正偏壓降紅色為1.6V，黃色為1.4V左右，藍(lán)白為至少2.5V，工作電流5-10mA左右。超亮發(fā)光二極管主要有三種顏色，然而三種發(fā)光二極管的壓降都不相同，具體壓降參考值如下：

紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V，黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V，綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。

如何計(jì)算發(fā)光二極管電壓

發(fā)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(lán)色為3.2V左右。對(duì)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(shè)定的工作電流，就得出限流電阻的阻值

發(fā)光二極管電阻計(jì)算方法

假設(shè)發(fā)光二極管的正向電壓為3.5v，觀察曲線就知道電流會(huì)趨于無(wú)窮大，但你可能會(huì)說(shuō)，我用萬(wàn)用表測(cè)試過(guò)了，電流不會(huì)太大。這里我想說(shuō)，曲線是理想的情況，實(shí)際工作時(shí)會(huì)有連線電阻、開(kāi)關(guān)電阻、電池內(nèi)阻等串在電路里，它們雖然小，可對(duì)相當(dāng)于短路的電路來(lái)說(shuō)，0.1歐姆就已經(jīng)很大了。單靠這些外加電阻是不穩(wěn)定且不可靠的，你不可能在任何一家發(fā)光二極管廠家的資料說(shuō)明里看到允許直接用電壓源連接發(fā)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(jì)算就可以算出電阻值，計(jì)算公式為：供電電壓12V-發(fā)光二極管壓降3V/15mA=0.6K。如果有條件，可以測(cè)一下發(fā)光二極管的正向?qū)妷褐担靡粋€(gè)可調(diào)電壓源，串一個(gè)小電阻，再串聯(lián)上發(fā)光二極管，用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)光二極管兩端的電壓，注意不含電阻，再把電壓源從0開(kāi)始慢慢增加，當(dāng)電壓源電壓增加，發(fā)光二極管亮度迅速增加，而萬(wàn)用表電壓增加卻變緩慢時(shí)，萬(wàn)用表的電壓值就是發(fā)光二極管的正向?qū)妷褐怠?/p>

假設(shè)正向?qū)妷褐禐?.5V，功率3瓦的發(fā)光二極管，外加最高4.2V的鋰電池，這時(shí)的最大電流應(yīng)為：I=3W/3.5V=0.85A，最小串聯(lián)電阻應(yīng)為：R=(4.2-3.5)/0.85=0.82歐姆?；蛟S你沒(méi)有合適的電阻，那么0.5歐姆的也可以，我們計(jì)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(fā)光二極管將工作在5W下，當(dāng)然這都是理想的情況，手電桶外殼等導(dǎo)電電路都會(huì)有一定電阻的，具體情況有條件的可以自己去測(cè)一下，沒(méi)條件的，建議還是加一個(gè)電阻測(cè)試吧，那怕是只有0.5歐姆，可能都會(huì)救你的發(fā)光二極管一命。當(dāng)然了，對(duì)于各種不同功率、電壓范圍的發(fā)光二極管電阻，都可以參考上面的公式自己計(jì)算。

發(fā)光二極管電阻接法

發(fā)光二極管的最佳電源是恒流源，就象日光燈、節(jié)能燈要用鎮(zhèn)流器，氙燈、鈉燈最好用恒功率源，擴(kuò)音機(jī)、收音機(jī)必須用電壓源一樣，這些都是由其負(fù)載的特點(diǎn)決定的。根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，使用恒源流，發(fā)光二極管才能更長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)作。下面小編就舉例說(shuō)明發(fā)光二極管為何要用恒源流，發(fā)光二極管電阻接法哪一種更好。

接法舉例：

例一：1護(hù)欄燈用108個(gè)白光LED，每只LED預(yù)設(shè)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(lián)LED燈組電壓)÷預(yù)設(shè)LED燈流

(2)用恒流源的接法：(耗電4.8W，節(jié)電20%)

方法一：每組并18燈加并1個(gè)保護(hù)穩(wěn)壓管，后串6組，需電源20V，240mA，方法二：每組并12燈加并1個(gè)保護(hù)穩(wěn)壓管，后串9組，需電源30V，160mA，方法三：每組并6燈加并1個(gè)保護(hù)穩(wěn)壓管，后串18組，需電源60V，80mA，注：穩(wěn)壓二極管的電壓值≈并聯(lián)LED燈組電壓=單個(gè)LED電壓(詳見(jiàn)后文)

例二：想用190mA，0-40V的恒流源，點(diǎn)亮108個(gè)白光LED，預(yù)設(shè)燈流9-11mA，問(wèn)LED應(yīng)如何連接?

1、估算每一組應(yīng)并聯(lián)的燈數(shù)

190mA÷9mA/只≈21.1只(最多21，取小于并最接近它的整數(shù))，190mA÷11mA/只≈17.2只(最少18，取大于并最接近它的整數(shù))，每組LED并聯(lián)的燈數(shù)為18、19、20、21均可。

2、計(jì)算串聯(lián)組數(shù)

用總燈數(shù)分別除以18-21的整數(shù)，從中找到一個(gè)能整除的數(shù)。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(lián)數(shù)，“6”就是串聯(lián)組數(shù)，每組應(yīng)并聯(lián)18個(gè)，然后串聯(lián)6組。

3、驗(yàn)算

燈流：190mA÷18只≈10.6mA/只，燈壓：6組&TImes;3.3V/組≈20V，每組并聯(lián)18個(gè)，然后串聯(lián)6組。此時(shí)，燈流為10.6mA，總電壓約20V。

發(fā)光二極管的檢測(cè)

(1)用萬(wàn)用表檢測(cè)。利用具有×10kΩ擋的指針式萬(wàn)用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，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?yàn)?infin;，反向電阻值很小或?yàn)?，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)質(zhì)地看到發(fā)光管的發(fā)光情況，因?yàn)?times;10kΩ擋不能向LED提供較大正向電流。

如果有兩塊指針萬(wàn)用表(最好同型號(hào))可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬(wàn)用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測(cè)發(fā)光管的正極(P區(qū))，余下的“+”筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極(N區(qū))。兩塊萬(wàn)用表均置×10kΩ擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬(wàn)用表均撥至×1mΩ若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說(shuō)明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開(kāi)始測(cè)量就將兩塊萬(wàn)用表置于×1mΩ，以免電流過(guò)大，損壞發(fā)光二極管。

(2)外接電源測(cè)量。用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬(wàn)用表(指針式或數(shù)字式皆可)可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)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(cè)得VF在1.4～3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說(shuō)明發(fā)光正常。如果測(cè)得VF=0或VF≈3V，且不發(fā)光，說(shuō)明發(fā)光管已壞。

紅外發(fā)光二極管的檢測(cè)

由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射1～3μm的紅外光，肉眼無(wú)法看到到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只有數(shù)mW，不同型號(hào)的紅外LED發(fā)光強(qiáng)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(fā)射的紅外光人眼看不見(jiàn)，所以利用上述可見(jiàn)光LED的檢測(cè)法只能判定其PN結(jié)正、反向電學(xué)特性是否正常，而無(wú)法判定其發(fā)光情況正常否。為此，最好準(zhǔn)備一只光敏器件(如2CR、2DR型硅光電池)作接收器。用萬(wàn)用表測(cè)光電池兩端電壓的變化情況。來(lái)判斷紅外LED加上適當(dāng)正向電流后是否發(fā)射紅外光。

光強(qiáng)度

把光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈，LED和配有V(λ)濾光片的硅光電二極管安裝和調(diào)試在光具座上，特別是嚴(yán)格地調(diào)燈絲位置，LED發(fā)光部位及接受面位置。先用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈校準(zhǔn)硅光電二極管，C=E/S，式中Rs=Is/Ds，Ds是標(biāo)準(zhǔn)燈與接受器之間的距離，I s是標(biāo)準(zhǔn)燈的光強(qiáng)度，R s是標(biāo)準(zhǔn)燈的響應(yīng)。Et=C ·R t式中E t是被測(cè)LED的照度，R t是被測(cè)LED的響應(yīng)，則LED的光強(qiáng)度I t為：I t=E t ·Dt

式中Dt 是LED與接受面之距離。

對(duì)于LED來(lái)講，其發(fā)光面是圓蓋形狀的，光分布是很特殊的，所以在不同的測(cè)量距離下，光強(qiáng)值會(huì)變化，偏離距離平方反比定律，即使固定了測(cè)量距離，但是由于接受器接受面積不同，其光強(qiáng)值也會(huì)變化。因此，為了提高測(cè)量精度，應(yīng)該把測(cè)量距離和接受面積大小相對(duì)地給予固定為好。例如，測(cè)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(cè)量距離下，LED轉(zhuǎn)角不同，其光強(qiáng)也相應(yīng)地有變化，因此為了獲得最佳值，最好讀出最大讀數(shù)R t為佳。雖然LED在生活中處處可見(jiàn)，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計(jì)人員擁有更加專(zhuān)業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，這樣才能設(shè)計(jì)出更加符合生活所需的產(chǎn)品。