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led点光源的应用简介

时间:2019-08-15 14:08

  led照明职业是一个新式的职业,它以其 共同的长处深受人们的青睐。现在在光电工程中,提高光效,节约能源和高牢靠性已经成为人们共同寻求的目的。咱们在评论和运用led点光源时,都会想到LED 的寿数长、节约能源、亮度高级特色。也正是因为如此led点光源才倍受欢迎。led点光源虽有以上长处,却并不如人们所说的那么神奇。只要给其配上合适、高效的led点光源、合理的电路规划、完善的防静电办法、正确的设备工艺才干充分发挥和运用led点光源的以上长处。

  二、led寿数的理解

  led的运用寿数,一般认为在理想状况下有10万小时。实际在运用过程中其光强会随运用时刻的推移逐步衰减,即电能转化为光能的功率逐步降低。咱们能真实 运用的有用光强规模应在其衰减到初始光强的70%以上时,寿数是否能够定义为光效逐步降低至70%的时刻段。目前还没有清晰的我国规范用来衡量。并且led的运用寿数与其芯片的质量和封装技能、工艺直接相关,据某led封装厂的实验数据有些芯片在20mA条件下连续点亮4000小时后其光亮度衰减已达 50%。可是跟着技能、工艺的提高,光衰时刻越来越缓慢,即寿数也越长。

  三、led的节能及牢靠性

  led点光源是电流操控元件,经过流过的电流,直接将电能转变为光能,故也称光电转化器。因其不存在冲突损耗和机械损耗,所以在节能方面比一般的光源的功率高, 可是led点光源并不能像一般的一般光源相同能够直接运用电网电压,它有必要装备一个电压转化设备,提供满足其额外的电压、电流,才干正常运用,即led专用 电源。可是各种不同的LED电源其性能和转化功率各不相同,所以挑选合适、高效的led专用电源,才干真实表现led点光源高效特性。因为低功率的LED电 源自身就需求耗费很多电能,在合作LED的运用过程中根本就表现不出led的高效节能特性。并且led点电源也有必要是高牢靠性电源,才干使led点光源体系长 寿数。

  四、led点光源的基本特性及运用时的留意事项

  1.光电特性:

  LED在其电流极限参数规模内流过LED的电流越大,它的发光亮度越高。即LED的亮度与经过LED的电流成正比。但绿光和蓝光及白光在大电流情况下会呈现饱和现象,不只发光功率大幅降低,并且运用寿数也会缩短。

  2. 光学特性

  led点光源按色彩分有红、橙、黄、绿、蓝、紫、白等多种色彩。按亮度分有普亮、高亮、超高亮等,同种芯片在不同的封装方法下,它的亮度也不相同。按人的视觉可分为可 见光和不可见光。按发光色彩的多少可分为单色、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,运用时特需留意。

  3. 常见的LED电性能参数

  (1)LED正向电压

  不同色彩的LED在额外的正向电流条件下,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。关于同种色彩的LED,其正向压降和光强也不是彻底一致的。如下表:

  LED 型号:5 4HCA

  发光色彩 外观色彩 波长 λD(nm) 正向电压VF 亮度Iv(mcd)

  IF=20mA

  Min. Max.

  红色 水通明 645~660 1.8 2.5 50~300

  黄绿色 水通明 570~575 1.8 2.5 50~300

  黄色 水通明 585~590 1.8 2.5 500~5000

  蓝色 水通明 455~475 2.7 4.0 500~7000

  绿色 水通明 515~535 2.7 4.0 2000~10000

  蓝绿色 水通明 490~515 2.7 4.0 2000~10000

  白色 水通明 - 2.7 4.0 3000~15000

  在同一电路中应该尽量运用在额外电流条件下正向压降值相同、光强规模小的LED。只要这样才干确保LED的发光效果一致。其详细的电性参数可依各封装厂每包装提供的产品分光参数标签值。(有些公司每批分选都不一致)

  (2)LED的额外工作电流

  LED的额外电流各不相同,一般的LED电流一般为20mA,大功率的LED电流一般为40 mA 或350 mA不等。详细要按各封装厂提供的电流参数值。

  一般LED在反向电压:VR=5V的条件下,反向电流:IR≤10μA。

  (3)LED的功率

  LED功率的巨细也各不相同,有70mW、 100mW、 1W、2W、3W、5W等,

  所 以有必要根据所挑选的LED,规划合理的运用电路和装备合适的LED数量,使其彻底满足LED电源的额外值,假如规划的电路使每个LED分管电压或电流过高 就会严重影响LED的运用寿数甚至焚毁LED,假如分管的电压或电流过低则激发的LED光强不行,就不能充分发挥LED应有的效果,达不到咱们所期望的目 的。

  4. 温度特性

  (1)LED的焊接温度应在250℃以下,焊接时刻操控在3~5S之间。要留意防止LED温度过高然后使芯片受损。

  (2)LED的亮度输出与温度成反比,温度不只影响LED的亮度,也影响它的寿数。运用中尽量削减电路发热,并做必定的散热处理。

  5. 防静电特性

  LED安装过程中有必要加强防静电办法,因为操作过程和人体自身都会发生静电,关于双电极的LED比较简单被静电反向击穿,然后严重影响LED的运用寿数甚至使其彻底作废。

  如防静电环境不是十分完善,能够给LED运用者添加防静电腕带,设置良好的防静电接地体系,离子风机等设备。

  五、LED衔接电路的常见方法

  1.串联:这种电路需求电源提供较高的电压。

  V总=各LED的VF之和=VF1+VF2+VF 3+VF 4------+VF N

  I总=单颗LED的IF值

  2. 并联:这种电路需求电源能提供较高的电流。

  V总=单颗LED的VF 值

  I总=各LED的IF之和=IF1+IF2+IF3+IF4------+IFN

  3. 串联/并联组合

  a、 在实际运用中,负载常选用经过串并联形成的LED阵列;

  b、 将LED衔接成串联/并联组合的方法,可大幅减低因少量LED的VF不一致造成的影响;

  c、 阵列方法或LED个数改变,限流电阻也应相应改变。

  d、 串联/并联组合的方法会使输出电流随输入电压和环境温度等因素而发生的改变更加显著;

  4. 为了能有用操控电路中的电流,须在电路中装备适当的限流电阻。

  R=(V输入电压-VLED总电压)/I(流过限流电阻的电流)

  限流电阻的效果主要是操控LED的电流,使电压更滑润,并使各并联支路的亮度更均匀。限流电阻阻值大效果较好,可是限流电阻的取值也不能太大,不然会添加电能的损耗及元件温度升高。

  六、电源的分类及特性

  1、按驱动方法可分为两大类:

  (1)恒流式:

  a、 恒流驱动电路输出的电流是稳定的,而输出的直流电压却跟着负载阻值的巨细不同在必定规模内改变,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;

  b、 恒流电路不怕负载短路,但严禁负载彻底开路。

  c、 恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高。

  d、 应留意所运用更大承受电流及电压值,它约束了LED的运用数量;

  (2)稳压式:

  a、 当稳压电路中的各项参数确认以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却跟着负载的增减而改变;

  b、 稳压电路不怕负载开路,但严禁负载彻底短路。

  c、 以稳压驱动电路驱动LED,每串需求加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;

  d、 亮度会受整流而来的电压改变影响。

  2、按电路结构方法分类

  (1)电阻、电容降压方法:经过电容降压,在闪动运用时,因为充放电的效果,经过LED的瞬间电流极大,简单损坏芯片。易受电网电压波动的影响,电源功率低、牢靠性低。

  (2)电阻降压方法:经过电阻降压,受电网电压改变的搅扰较大,不简单做成稳压电源,降压电阻要耗费很大部分的能量,所以这种供电方法电源功率很低,并且体系的牢靠也较低。

  (3)惯例变压器降压方法:电源体积小、重量偏重、电源功率也很低、一般只要45%~60%,所以一般很少用,牢靠性不高。

  (4)电子变压器降压方法:电源功率较低,电压规模也不宽,一般180~240V,波纹搅扰大。

  (5)RCC降压方法开关电源:稳压规模比较宽、电源功率比较高,一般能够做到70%~80%,应用也较广。因为这种操控方法的振荡频率是不连续,开关频率不简单操控,负载电压波纹系数也比较大,异常负载适应性差。

  (6)PWM 操控方法开关电源:主要由四部分组成,输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压操控部分、开关能量转化部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在 输入电压、内部参数及外接负载改变的情况下,操控电路经过被操控信号与基准信号的差值进行闭环反应,调节主电路开关器件导通的脉冲宽度,使得开关电源的输 出电压或电流稳定(即相应稳压电源或恒流电源)。电源功率极高,一般能够做到80%~90%,输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护办法,属高 牢靠性电源。

  从以上介绍能够看出PWM操控方法规划的led点光源是比较理想的LED电源。目前珠海市南宇星电子公司出产的“金兴”牌LED开关电源就是PWM操控技能的开关电源,该类led点光源经用户运用反映效果很好。

  七、工程中的简易核算方法

  1. 由已知电源功率核算LED的数量

  (即取所得数据的整数) (7-1)

  例:额外输出功率为10W电源,运用额外的正向电流20mA,耗散功率为70mW条件下可装备多少个LED?

  依以上公式

  2. 关于恒压驱动方法:由已知的输出电源电压核算每支路串联LED数量及并联支路数

  (1)核算每条支路的LED个数 公式: (更大值)

  (2)核算并联支路数 公式:

  注:VLED值依不同发光色彩各有不同,用稳压电源驱动LED时,为了操控电流,通常需求串联电阻器。

  例:一个额外输出电压为DC 24V,功率为10W电源,运用额外正向电流20mA,耗散功率为70mW额外的正向电压为1.8V。可装备多少个LED呢?

  依以上公式能够得出 (即取所得数据的整数)

  即能够带10组支路,每支路14个LED串联构成的电路,共140个LED。

  3. 关于恒流驱动方法:由已知的电源输出电流及LED的电流值核算出并联支路数及每支路数量

  (1)核算并联的支路数公式: (更小值)

  (2)核算支路串接LED个数:

  注:其间n按(7-1)核算

  例:一个额外输出电流为DC 0.35A,额外功率为10W电源,驱动耗散功率为70mW,正向电流为0.02A的LED,可怎样装备?

  依以上公式能够得出

  并联支数路:

  每支路串接数:个数

  即能够带17组,每组8个LED串接,共136个LED。

  4. 线路损耗及线路压降的核算

  P电线=I R V电线=IR

  R电线=σ (备注:L为电线长度;S为电线横截面积;σ为电线电导率)也能够查电工手册。

  例:用长度为10米(正、负极电线各5米),24AWG的铜芯电线,经过电流为2A,其损耗的功率及线路压降为多少?

  查电工手册可知:R电线 = 0.737W

  V电线 = 2×0.737 =1.474V

  P电线 = 2 ×0.737 = 2.948W

  从以上核算能够看出,线路电流较大时,要留意挑选合适的导线截面,不然线路损耗及线路压降是相当大的。

  咱们只要彻底了解led和led点光源的基本特性,才干正确规划和运用led点光源。



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