LED限流電阻的大小計(jì)算

LED應(yīng)用中LED電路的形式及電阻的計(jì)算一、 關(guān)于LED光源應(yīng)用的簡(jiǎn)介：LED照明行業(yè)是一個(gè)新興的行業(yè)，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)深受人們的青睞。如今在光電工程中，提高光效，節(jié)約能源和高可靠性已經(jīng)成為人們共同追求的目的。我們?cè)谟懻摵褪褂?LED光源時(shí)，都會(huì)想到LED的壽命長(zhǎng)、節(jié)約能源、亮度高等特點(diǎn)。也正是因?yàn)槿绱?LED光源才倍受歡迎。LED光源雖有以上優(yōu)點(diǎn)，去卩并不如人們所說(shuō)的那么神奇。只有給其配上合適、高效的 LED電源、合理的電路設(shè)計(jì)、完善的防靜電措施、正確的安裝工藝才能充分發(fā)揮和利用 LED光源的以上優(yōu)點(diǎn)。下面我就LED光源在工程應(yīng)用中的一些常識(shí)做簡(jiǎn)單的介紹，供大家參考。二、 LED壽命的理解LED的使用壽命，一般認(rèn)為在理想狀態(tài)下有 10萬(wàn)小時(shí)。實(shí)際在使用過(guò)程中其光強(qiáng)會(huì)隨使用時(shí)間的推移逐漸衰減，即電能轉(zhuǎn)化為光能的效率逐漸降低。我們能真正使用的有效光強(qiáng)范圍應(yīng)在其衰減到初始光強(qiáng)的70%以上時(shí)，壽命是否可以定義為光效逐漸降低至 70%的時(shí)間段。目前還沒(méi)有明確的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)衡量。而且LED的使用壽命與其芯片的質(zhì)量和封裝技術(shù) 、工藝直接相關(guān)，據(jù)某LED封裝廠(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有些芯片在 20mA條件下連續(xù)點(diǎn)亮4000小時(shí)后其光亮度衰減已達(dá)50%。但是隨著技術(shù)、工藝的提高，光衰時(shí)間越來(lái)越緩慢，即壽命也越長(zhǎng)。三、 LED的節(jié)能及可靠性L(fǎng)ED是電流控制元件，通過(guò)流過(guò)的電流，直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽室卜Q(chēng)光電轉(zhuǎn)換器。因其不存在摩擦損耗和機(jī)械損耗，所以在節(jié)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樣可以直接使用電網(wǎng)電壓，它必須配置一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換裝置，提供滿(mǎn)足其額定的電壓、電流，才能正常使用，即LED專(zhuān)用電源。但是各種不同的LED電源其性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同，所以選擇合適、高效的 LED專(zhuān)用電源，才能真正體現(xiàn)LED光源高效特性。因?yàn)榈托实?LED電源本身就需要消耗大量電能，在配合LED的使用過(guò)程中根本就體現(xiàn)不出 LED的高效節(jié)能特性。而且LED電源也必須是高可靠性電源，才能使 LED光源系統(tǒng)長(zhǎng)壽命。四、 LED的基本特性及使用時(shí)的注意事項(xiàng)1．光電特性：LED在其電流極限參數(shù)范圍內(nèi)流過(guò) LED的電流越大，它的發(fā)光亮度越高。即 LED的亮度與通過(guò)LED的電流成正比。但綠光和藍(lán)光及白光在大電流情況下會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，不僅發(fā)光效率大幅降低，而且使用壽命也會(huì)縮短。2．光學(xué)特性L(fǎng)ED按顏色分有紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、白等多種顏色。按亮度分有普亮、高亮、超高亮等，同種芯片在不同的封裝方式下，它的亮度也不相同。按人的視覺(jué)可分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。按發(fā)光顏色的多少可分為單色、雙色、七彩等多種類(lèi)型。色彩的純度不同價(jià)格相差很大，現(xiàn)行的純白色 LED價(jià)格特貴。同時(shí)發(fā)光視角不同，光效亦不同，使用時(shí)特需注意。3.常見(jiàn)的LED電性能參數(shù)LED正向電壓不同顏色的LED在額定的正向電流條件下，有著各自不同的正向壓降值，紅、黃色： 1.8?2.5V之間，綠色和藍(lán)色：2.7?4.0V之間。對(duì)于同種顏色的LED其正向壓降和光強(qiáng)也不是完全一致的。如下表：LED型號(hào)：54HCA發(fā)光顏色 外觀(guān)顏色 波長(zhǎng)入D(nm) 正向電壓VF亮度Iv(mcd)VFIF=20mAMin.Max.水透明620?6451.8紅色2.2500?10000黃綠色水透明570?5751.82.2500?3000黃色水透明585?5951.8?2.2500?10000藍(lán)色水透明455?4753.03.4500?10000綠色水透明515?5353.03.42000?20000藍(lán)綠色水透明490?5153.0?3.42000?20000白色水透明3.0?3.4300025000在同一電路中應(yīng)該盡量使用在額定電流條件下正向壓降值相同、光強(qiáng)范圍小的 LED。只有這樣才能保證LED的發(fā)光效果一致。其具體的電性參數(shù)可依各封裝廠(chǎng)每包裝提供的產(chǎn)品分光參數(shù)標(biāo)簽值。 (有些公司每批分選都不一致)LED的額定工作電流LED的額定電流各不相同，普通的 LED電流一般為20mA大功率的LED電流一般為40mA或350mA不等。具體要按各封裝廠(chǎng)提供的電流參數(shù)值。一般LED在反向電壓：VR=5V的條件下，反向電流：IR<10卩A。LED的功率LED功率的大小也各不相同，有70mW100mW1W、2W3W5W等，所以必須根據(jù)所選擇的 LED,設(shè)計(jì)合理的使用電路和配置合適的 LED數(shù)量，使其完全滿(mǎn)足LED電源的額定值,如果設(shè)計(jì)的電路使每個(gè)LED分擔(dān)電壓或電流過(guò)高就會(huì)嚴(yán)重影響 LED的使用壽命甚至燒毀LED如果分擔(dān)的電壓或電流過(guò)低則激發(fā)的 LED光強(qiáng)不夠，就不能充分發(fā)揮LED應(yīng)有的效果，達(dá)不到我們所期望的目的。4．溫度特性L(fǎng)ED的焊接溫度應(yīng)在250C以下，焊接時(shí)間控制在3?5S之間。要注意避免LED溫度過(guò)高從而使芯片受損。LED的亮度輸出與溫度成反比，溫度不僅影響 LED的亮度，也影響它的壽命。使用中盡量減少電路發(fā)熱,并做一定的散熱處理。5．防靜電特性L(fǎng)ED裝配過(guò)程中必須加強(qiáng)防靜電措施，因?yàn)椴僮鬟^(guò)程和人體本身都會(huì)產(chǎn)生靜電，對(duì)于雙電極的 LED最易被靜電反向擊穿，從而嚴(yán)重影響 LED的使用壽命甚至使其完全報(bào)廢。如防靜電環(huán)境不是非常完善，可以給 LED使用者增加防靜電腕帶，設(shè)置良好的防靜電接地系統(tǒng)，離子風(fēng)機(jī)等設(shè)備。五、 LED連接電路的常見(jiàn)形式1．串聯(lián)：這種電路需要電源提供較高的電壓。V總=各LED的VF之和=VF1+VF2+VF3+VF4?…+VFNI總=單顆LED的IF值2．并聯(lián)：這種電路需要電源能提供較高的電流。V總=單顆LED的VF值I總=各LED的IF之和=IF1+IF2+IF3+IF4……+IFN3．串聯(lián)/并聯(lián)組合a、在實(shí)際運(yùn)用中，負(fù)載常采用通過(guò)串并聯(lián)形成的 LED陣列；b、將LED連接成串聯(lián)/并聯(lián)組合的形式，可大幅減低因少數(shù) LED的VF不一致造成的影響；c、 陣列形式或LED個(gè)數(shù)變化，限流電阻也應(yīng)相應(yīng)變化；d、 串聯(lián)/并聯(lián)組合的形式會(huì)使輸出電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著；4．為了能有效控制電路中的電流，須在電路中配置適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?。R=(V輸入電壓-VLED總電壓)/I(流過(guò)限流電阻的電流)限流電阻的作用主要是控制LED的電流，使電壓更平滑，并使各并聯(lián)支路的亮度更均勻。限流電阻阻值大效果較好，但是限流電阻的取值也不能太大，否則會(huì)增加電能的損耗及元件溫度升高。六、 電源的分類(lèi)及特性1、按驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類(lèi)：(1)恒流式：a、 恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高；b、 恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開(kāi)路；c、 恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是較為理想的，但相對(duì)而言?xún)r(jià)格較高；d、應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了 LED的使用數(shù)量；(2)穩(wěn)壓式：a、 當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化；b、 穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開(kāi)路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。c、以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED,每串需要加上合適的電阻方可使每串 LED顯示亮度平均；d、 亮度會(huì)受整流而來(lái)的電壓變化影響。2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類(lèi)(1)電阻、電容降壓方式：通過(guò)電容降壓，在閃動(dòng)使用時(shí)，由于充放電的作用，通過(guò) LED的瞬間電流極大,容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響,電源效率低、可靠性低。 (見(jiàn)圖一)(2)電阻降壓方式：通過(guò)電阻降壓,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大,不容易做成穩(wěn)壓電源,降壓電阻要消耗很大部分的能量,所以這種供電方式電源效率很低,而且系統(tǒng)的可靠也較低。 (見(jiàn)圖二)常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有 45%-60%所以一般很少用，可靠性不高。電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般 180?240V,波紋干擾大。RCC降壓方式開(kāi)關(guān)電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到 70%-80%應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開(kāi)關(guān)頻率不容易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負(fù)載適應(yīng)性差。（6） PWM控制方式開(kāi)關(guān)電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、 PWM穩(wěn)壓控制部分、開(kāi)關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。 PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過(guò)被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定（即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源） 。電源效率極高，一般可以做到80%-90%輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。從以上介紹可以看出PWM控制方式設(shè)計(jì)的LED電源是比較理想的LED電源。目前珠海市南宇星電子公司生產(chǎn)的“金興”牌LED開(kāi)關(guān)電源就是PWM控制技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源，該類(lèi)LED電源經(jīng)用戶(hù)使用反映效果很好。七、工程中的簡(jiǎn)易計(jì)算方法由已知電源功率計(jì)算LED的數(shù)量（即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù)）（7-1）例：額定輸出功率為10W電源，使用額定的正向電流20mA耗散功率為70mW條件下可配置多少個(gè)LED?依以上公式（即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù)）對(duì)于恒壓驅(qū)動(dòng)方式：由已知的輸出電源電壓計(jì)算每支路串聯(lián) LED數(shù)量及并聯(lián)支路數(shù)（1）計(jì)算每條支路的LED個(gè)數(shù)公式：（最大值）（2）計(jì)算并聯(lián)支路數(shù)公式：注:VLED值依不同發(fā)光顏色各有不同，用穩(wěn)壓電源驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，為了控制電流，通常需要串聯(lián)電阻器。例：一個(gè)額定輸出電壓為DC24V,功率為10W電源，使用額定正向電流20mA耗散功率為70mW額定的正向電壓為1.8V?？膳渲枚嗌賯€(gè)LED呢？依以上公式可以得出（即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù)）即可以帶10組支路，每支路14個(gè)LED串聯(lián)構(gòu)成的電路，共140個(gè)LED對(duì)于恒流驅(qū)動(dòng)方式：由已知的電源輸出電流及 LED的電流值計(jì)算出并聯(lián)支路數(shù)及每支路數(shù)量（1）計(jì)算并聯(lián)的支路數(shù)公式： （最小值）（2） 計(jì)算支路串接LED個(gè)數(shù)：注：其中n按（7-1）計(jì)算例：一個(gè)額定輸出電流為DC0.35A，額定功率為10W電源，驅(qū)動(dòng)耗散功率為70mW正向電流為0.02A的LED,可怎樣配置？依以上公式可以得出并聯(lián)支數(shù)路：（即取所得數(shù)據(jù)的整數(shù)）每支路串接數(shù)：個(gè)數(shù)即可以帶17組，每組8個(gè)LED串接，共136個(gè)LED線(xiàn)路損耗及線(xiàn)路壓降的計(jì)算P電線(xiàn)=IRV電線(xiàn)=IRR電線(xiàn)=6（備注：L為電線(xiàn)長(zhǎng)度；S為電線(xiàn)橫截面積；b為電線(xiàn)電導(dǎo)率）也可以查電工手冊(cè)。例：用長(zhǎng)度為10米（正、負(fù)極電線(xiàn)各5米），24AWG勺銅芯電線(xiàn)，通過(guò)電流為2A,其損耗的功率及線(xiàn)路壓降為多少?查電工手冊(cè)可知：R電線(xiàn)=0.737WV電線(xiàn)=2X0.737=1.474VP電線(xiàn)=2X0.737=2.948W從以上計(jì)算可以看出,線(xiàn)路電流較大時(shí),要注意選擇合適的導(dǎo)線(xiàn)截面,否則線(xiàn)路損耗及線(xiàn)路壓降是相當(dāng)大的。我們只有完全了解LED和LED電源的基本特性，才能正確設(shè)計(jì)和使用 LED光源。LED限流電阻的大小計(jì)算請(qǐng)問(wèn)把18個(gè)發(fā)光二極管通過(guò)串聯(lián)并聯(lián)方法點(diǎn)亮，電源電壓是 12V限流電阻怎樣計(jì)算。（電源電壓V—LED切入電壓V）十限流電流A=電阻值Q假設(shè)你買(mǎi)的LED切入電壓是3.2V，限流電流20mA帶入公式就是：（車(chē)用電源電壓12V-LED切入電壓32.V）-限流電流20mA（mA千分之一A,20mA=0.02A）所以也就是8.8V-0.02A=440Q如果是三顆串聯(lián)就是（12V- 3.2X3）-20mA也就是2.4V-0.02A=120Q以此類(lèi)推很多時(shí)候電路中都用 LED做指示，這就涉及到限流電阻，這個(gè)怎么選取呢？VCCOMR1扌？？?可以舉個(gè)例子，貼片藍(lán)色LED

1o1o [^>|o2datasheet上參數(shù)如下:Eiectrkal/OpTkalCharceteristiesntTa=25uC（2^C環(huán)境下之電性「光學(xué)特性）Sjnnbo!（符號(hào)｝Parranerer（裁數(shù)｝Device（發(fā)光解色）Min（最小向Typ［規(guī)榕值）Max（地人何）Uiuts（單閔TestCondtriout（測(cè)試條件）XpeakPeakTA'aveiength｛崢値渋向Blue僮色）/462/口皿1F=20uiA5Dominate^vtl^ngth（主波旬Blue噬切465-473im>lT=20inAaA1/2SpectralLineHalSwidthBlue/25/lT=20iiiACCapacilance（電容｝Blur（蛙色）/105fPF\T=0V;f=lMHzVFF-txrwaid（止向電壓）Bltk^（*a）2.8■35VIF=20inA瑯Rffverw:Ctineiu（反向電;血）Blue//10uAVR=5V

AbsoliUfMsixiinuinR：ktihg?AtTa=25°C（在l^C環(huán)境'卜之絕對(duì)最大額定值）Pai<tmeter慘數(shù)）Blue〔藍(lán)色)Units（單位）Powei1di$$ipariaii〔功率消耗）105mWDCFofwardCiirient（正向直流電流）30mAPeakForwardUiirrent⑴（正向電流峰值）150niAReverseVolrage〔反向電壓）5VOperatiiig'StoLag&Temperature（操作/貯藏溫度）-40°CTo+85flCNote:1.1/10DutyCycle,0.1msPulseWidth,（i/io周期,o.lms詠応）I - I I I要注意理解LEDDatasheet上的參數(shù)。最重要的三個(gè)參數(shù)如下：VF——正向電壓。這個(gè)正向電壓是在 IF=20mA的情況下取的，而VF的取值范圍為(2.8,3.5)。我們可以從正向電流和正向電壓的關(guān)系曲線(xiàn)圖中，根據(jù)所需要的的電流，而得知此 IF下的正向壓降,從而可以算出限流電阻的大小。5（］4,0 5（］4,0 4.5forrtsrcfFORWARDCURRENTFORWARDVOLTAGE正向電流與正向電壓關(guān)系曲線(xiàn)圖IF――正向電流。這個(gè)電流是不是任意選取呢？顯然不可能，我們注意到LED參數(shù)中有一個(gè)DCForwardCurrent="30mA"這個(gè)參數(shù)，這個(gè)30mA是在最大額定值的情況下的值，顯然我們平時(shí)使用時(shí)，不能讓 LED在、一直工作在最大額定值。所以 IF<30mA再根據(jù)下圖可以知道，電流大， LED發(fā)光強(qiáng)，但消耗的功率大。電流小，LED發(fā)光小，消耗的功率小。通常電路用 LED是做指示用途，電路的總體功耗要控制，不能都消耗在指示燈上 當(dāng)然還要考慮電源的功率要滿(mǎn)足后面電路功耗的要求， 并且最好要有富裕。所以這個(gè)LED的正向電流我們選取20mA正向壓降為3.3V。

2,5L—?”//U10 20 30 40 50.O.5.0.b<t吉晉」I芝運(yùn)三>蛀仝尸匸墨沁尸'7匚也片」I.-rlnvuTn-lIF-farwardCurreri+<nA>LUMINOUSINTENSITYVsFDRWARIJCURRENT亮度與正向電流關(guān)系曲線(xiàn)圖PeakForwardCurrent 最大電流峰值，只是指允許通過(guò)二極管的最大正向脈沖電流。發(fā)光二極管極限電流。（這是一個(gè)脈沖值，占空比1/10，0.1ms）。這不是說(shuō)LED正向電流可以取這個(gè)值，這是一個(gè)極限電流，當(dāng)超過(guò)這個(gè)極限時(shí)， LED可能會(huì)燒毀，所以一般電路都要求有限流電阻。限流電阻可以根據(jù)下式計(jì)算:限流電阻二電源電壓一限流電阻二電源電壓一LED正向穩(wěn)壓電壓

你要求的工作電流選取IF=20mA,VF=3.3V，電源電壓Vcc=5V限流電阻社號(hào)巴收通常取個(gè)好一點(diǎn)的值（也就是相近阻值的電阻） ，R=100Q。像LED這樣的元件通常網(wǎng)上都找不到相對(duì)應(yīng)的 DataSheet，這時(shí)候可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，估算出限流電阻的大小?？梢詤⒖枷旅娼o出的參數(shù)：一般這樣：紅綠LED的電壓一般是1.8?2.4V，藍(lán)白是2.8?4.2V3mmLE啲額定電流1?10mA5mmLE啲額定電流5?25mA10mmLE啲額定電流25?100mA如果散熱良好，超過(guò)額定范圍也不會(huì)有太大問(wèn)題