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搞懂这四个关键参数,LED指示灯应用设计其实并不难

2018-09-14 来源:EETOP  浏览:    关键词:led大功率,电流,led驱动电源,led驱动
摘要:LED技术日益成熟。LED指示灯可以在绝大部分的设备和电路上可以看到。那在实际选择和设计LED时,有哪些需要注意的呢?LED涵盖的内容很多,本文主要介绍最基础的LED指示灯选择时需要注意的关键参数与设计实例。后续的文章中会介绍特种LED比如说紫外线LED等选型设计的相关内容。LED指示灯关键参数Digi-key官网上有多种不同种类的LED,可以根据不同的参数选择合适的LED。峰值波长主波长。人眼能看到的光和机器能看到的光线不完全一致。所以有两个波长指标来表示:主波长、峰值波长。峰值波长:光谱发光强度或辐射

LED技术日益成熟。

LED指示灯可以在绝大部分的设备和电路上可以看到。

那在实际选择和设计LED时,有哪些需要注意的呢?LED涵盖的内容很多,本文主要介绍最基础的LED指示灯选择时需要注意的关键参数与设计实例。

后续的文章中会介绍特种LED比如说紫外线LED等选型设计的相关内容。

LED指示灯关键参数Digi-key官网上有多种不同种类的LED,可以根据不同的参数选择合适的LED。

峰值波长主波长。

人眼能看到的光和机器能看到的光线不完全一致。

所以有两个波长指标来表示:主波长、峰值波长。

峰值波长:光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。

主波长:眼睛能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长为主波长一般来说这个两个参数差别不大。

选择时主要看应用场合。

如果是用在光学仪器上的时候,这个时候仪器需要识别波长,选择时应该以峰值波长为准。

如果是用在指示的方面,因为接受者是人,更多的应考虑主波长。

颜色和波长。

颜色和波长是一一对应的。

如果选料的时候想找与之前颜色一样的LED替代料。

可以直接比较波长这个参数。

如果波长一致,颜色也是一致的。

下面是常用颜色对应波长范围。

发光强度(毫烛光candela,单位mcd),是衡量光源发光强弱的量,也就是仪器能接受到的光的亮度。

在实际应用中,人眼对不同波长的光的感知程度是不一样的。

同样辐射能量的LED,我们会感觉红光比绿光会亮很多。

实际设计时,有时需要同时用到不同颜色LED。

为了保证所有LED亮度的一致性,可以考虑适当的选择发光强度大一点绿色LED。

LED是二极管的一种,一般正向导通的情况下,正向电压Vf可以理解为使LED发光所需要提供的额定电压。

正向工作电流If可以理解为使LED发光所需要提供的额定电流。

一般来说,正向工作电流越大,LED亮度越大。

正向电流If越大,温度越高,寿命会受影响。

当环境温度较高的时候,为了更长的LED, 建议减小正向电流。

许多原厂都会在数据手册中列出温度与额定正向电流的对应曲线。

封装主要分为两种:贴片和直插。

表1 LED封装类型一般来说,贴片所占的体积会更小一点。

以下是贴片封装的相关参数。

也可以通过尺寸来选择,下图中的长、宽主要是指的是贴片封装的尺寸。

下面是一个最简单的LED指示灯设计实例。

我们拿(QTB QBLP631-AG)举一个例子:LED前向电压2.0V,LED正向电流20mA。

想实现一个亮度可调的LED指示灯。

已知一个5V的电压源/电池,要求LED正向电流在10mA到20mA之间变化。

然后串联一个的可调电阻。

当电流20mA,此时LED亮度最大,此时电阻=(5V-2V)/20mA=150Ω。

当电流10mA时,电阻=(5V-2V)/10mA=300Ω,此时LED亮度减弱到最亮时的一半。

下图为电路图。

图6 可调LED设计实例传统的大功率LED照明可能会采用到三端双向可控硅(TRIAC)。

TRIAC调光之前多用于白炽灯和卤素灯调光。

当传统白炽灯和卤素灯使用LED替换时,TRIAC调光具有一定的兼容性。

这种方案经常用在家用照明解决方案之中。

TRIAC可以看成是由两个可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier)反向并联。

当没有电流时,可控硅整流器会自动关断。

当门极(Gate)给一个触发电流,可控硅整流器再次打开。

通过电容电阻网络来控制门极的电流便能实现调光。

LED实际应用过程中,对于一些高质量高可靠性的LED应用,很多会采用脉冲宽度调制(PWM)。

PWM控制广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

人眼在频率达到100Hz的时候就已经难以察觉明显的明暗变化了。

利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制。

微处理器输出一定频率的方波,通过调整高电平和低电平的占空比,即可实现LED灯亮度控制。

PWM控制中,电压一般使用数据手册中标明的正向电压。

下图显示了三种不同的脉冲类型。

脉冲持续时间Tp,脉冲周期T,占空比D(D=Tp/T)。

调整占空比即可调整LED的亮度。

如下图第一个脉冲波形使LED中等亮度发光。

中间脉冲波形使LED亮度发光较暗。

最下面脉冲波形使LED亮度发光较亮。

在做LED指示灯的选型设计时,寿险要正确选择LED指示灯时,需要考虑关键参数有:波长:波长与颜色对应。

发光强度:同样辐射强度的LED,我们会感觉红光比绿光会亮很多。

正向电压正向电流:与驱动设计相关。

在LED指示灯系统设计阶段,主要的设计考量包括:简单的设计方案,串联一个电阻电源既可以实现发光。

对于传统家用照明可以考虑TRIAC调光。

对于一些高质量高可靠性的LED应用,可以采用PWM控制。

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