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高亮度白光LED應用集 - 全文

2011年12月31日 11:48 本站整理 作者:秩名 用戶評論(0

  高亮度LED的應用日趨廣泛,本文收集了多種LED應用電路供大家參考,很多電路使用市電,制作調(diào)試過程中一定注意人身安全,最好能使用隔離變壓器進行操作,做好的電路應該放入塑料盒內(nèi)。

  1、采用220V交流電源電阻限流式小射燈或臺燈

  圖1電路的特點是制作簡單,根據(jù)本地區(qū)電源電壓的高低,一般可用管子90-100只串聯(lián)。管子的數(shù)量如果太少效率相對就較低。限流電阻R根據(jù)電源電壓和管子的數(shù)量適當調(diào)整以控制發(fā)光管的電流,一般不要超過20mA。對于電源電壓不穩(wěn)定和波動較大的地區(qū),發(fā)光管的電流也會跟著電壓的波動而有所波動,這是它的缺點。限流電阻R的功率要求2W以上,以免發(fā)熱損壞(發(fā)光管數(shù)量越少,R的阻值就要越大且功率也要越大)。本電路總耗電功率不足6W。如果用于制作射燈,則宜選用聚光型的發(fā)光管,如果用于制作一般照明臺燈,則宜選用散光型的發(fā)光管。

  

電阻限流式小射燈或臺燈

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  2、采用恒流源電路的220V交流電源小射燈或節(jié)能照明燈

  圖2是采用恒流源的電路,雖然電路多用了幾個元件,增加了一些成本,但使用效果要比只用電阻限流的電路好得多,即使電壓波動較大,電路仍然能保持電流恒定不變,這對發(fā)光管的壽命是非常有利的,本電路中的主要元件三極管,要求其耐壓要400V以上,功率也要10W以上的大功率管,如MJE13003、 MJE13005等,并且要加上散熱片,濾波電容C容量為4.7uF,耐壓要有400V以上,發(fā)光管電流的大小由R2調(diào)整決定,為方便調(diào)整可用可變電阻調(diào)整后再換上相同阻值的固定電阻,本電路可帶發(fā)光管數(shù)量少則十幾只,最多可達到90多只,在此范圍內(nèi)的電流都能基本保持恒定不變。本電路使用發(fā)光管數(shù)量也不可太少,越少其效率也越低。本電路總耗電功率約6W。

  

220V交流電源小射燈或節(jié)能照明燈

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  3、采用220V交流電源的電容限流式節(jié)能照明燈

  圖3電路的優(yōu)點是成本較低體積較小,電路的電流也相對恒定,通過管子的電流大小主要由C1決定。本電路具有完善的三重防沖擊電流設計,能最大限度的保護發(fā)光管的安全。即R2防開燈時的大電流對整流管的沖擊;電容C2起濾波并和R2、R3共同起防開燈時大電流對發(fā)光管的沖擊;R3還起著防短時間內(nèi)反復開關燈對發(fā)光管的高電壓高電流沖擊。當C1為0.33uF時電路的電流在20mA以內(nèi),最適合接20只以內(nèi)串聯(lián)的發(fā)光管,發(fā)光管數(shù)量越多電流則越小,當多于30 只時C1可選用約0.47uF的,C1和C2的工作電壓都要選用250V以上的,電阻R2、R3的功率要用1W的。

  

電容限流式節(jié)能照明燈

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  本電路適合于電源電壓較穩(wěn)定的地區(qū)使用。

  注意:本電路一定要在發(fā)光管連接入電路后再接通電源,切不可先接通電源后再接入發(fā)光管,否則由于接通電源后尚沒有接入發(fā)光管,在電容C2上就會充有電源電壓1.4倍的高電壓,這就有可能在接入發(fā)光管的瞬間把發(fā)光管燒毀!千萬注意!

  4、采用220V交流電源的電阻降壓式小夜燈或指示燈

  電路見圖4。優(yōu)點是成本最低,體積最小,但效率低,相當多的電能都消耗在電阻上,本電路最適宜做成小電流的小夜燈或指示燈之類的,管子的數(shù)量在1到8只之間串聯(lián),對電路的電流影響不大。圖4電路的電流約4mA,用它作長明的小夜燈,總消耗功率也不足1W,還是比較實用的。

  

電阻降壓式小夜燈或指示燈

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  5、用電話線作電源的電話燈

  用電話線作電源的電話燈,其最大的優(yōu)點就是用電不用另外交電費,你想使用多長時間就使用多長時間,特別是把它作為長明的小夜燈,對有小孩老人的家庭和夜里需要起床的人特別方便。

  圖5電路是一般成品電話燈使用的電路。由于廠家為降低成本,采用比較簡單的電路,而為了提高亮度又把電流調(diào)得較高,故有的產(chǎn)品買來后在有的地方不能正常使用。采用此電路自制時要注意,由于各地電信局的程控機不同,并且每條電話線的供電電壓也不完全相同,電路中的限流電阻需要根據(jù)具體情況進行調(diào)整,在保證來電振鈴依然正常,不發(fā)生鈴響時電話就自動掛斷的情況下,可根據(jù)本地的情況盡可能把電流調(diào)大一些。一般調(diào)整到電話掛機時電路中的電流在2mA左右(因各地情況不同,有的地方電流還能調(diào)大些而電話依然能正常工作)。但如果電流過大,最然燈會亮些,則會影響電話的使用,以下提供在48V電壓下電流為2mA左右時,不同數(shù)量管子串聯(lián)所用的電阻參考值(一對電話線只能同時供一盞電話燈使用,且一般最多只能用12只管子);12只管子串聯(lián)時電阻約6.8k;8只管子串聯(lián)時約12k;5只管子串聯(lián)時約20k;3只管子串聯(lián)時約24k。

  

電話線作電源的電話燈

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  6、用電話線作電源且具有擴流增亮電路的電話燈

  圖6電路是最近才設計成功的效果非常好的電話燈電路。本電路在電話振鈴時電流不但不會像圖5那樣上升,反而還會有所下降,因此可把電話燈的電流由圖5的 2mA提高到至少4mA,這樣不僅能大大提高電話燈的亮度,而且也能更好的保護發(fā)光管的安全,調(diào)整時也可根據(jù)本地的具體情況,在保證來電振鈴依然正常,不會發(fā)生鈴響時電話就自動掛斷的情況下,盡可能把電流調(diào)大一些。本電路所串聯(lián)發(fā)光管數(shù)量最多在10-12只之間(因發(fā)光管壓降和電話線上的電壓不同而有所不同),發(fā)光管數(shù)量減少不會影響電路的電流,電流的大小由R2進行調(diào)整。本電路也可采用每10-12只或10-12只以下發(fā)光管串聯(lián)為一組,再用兩組或三組并聯(lián)接入電路。雖然這種接法會使得通過每只發(fā)光管的電流減少,但由于發(fā)光管總的數(shù)量增加,總的亮度也會有所提高。

  

具有擴流增亮電路的電話燈

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  7、利用電源變換器、手機充電器和USB電源等制作的燈具

  參考電路見圖7。用電源變換器或手機充電器和USB電源制作燈具的優(yōu)點是安全簡便,所用管子的數(shù)量和接法要根據(jù)電源電壓以及輸出電流而定。因這些電源輸出電壓較低且較穩(wěn)定,故一般都采用電阻限流。限流電阻等于電源電壓減去(LED工作電壓乘以LED數(shù)量)后除以LED工作電流。以下提供用正常工作電壓3V,電流20mA的發(fā)光管時,在不同電源電壓下的接法參考(電源電壓應以實測為準,因各電源的內(nèi)阻不同和發(fā)光管正常工作電壓也不盡相同,故以下數(shù)值只能作為參考。另外,如電源電壓不穩(wěn)定的,最好要進行穩(wěn)壓或穩(wěn)流后再供電);

  

USB電源等制作的燈具

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  4.2V:各管串聯(lián)56Ω的電阻后再互相并聯(lián)。

  4.5V:各管串聯(lián)75Ω的電阻后再互相并聯(lián)。

  5V:各管串聯(lián)100Ω的電阻后再互相并聯(lián)。

  6V:各管串聯(lián)150Ω的電阻后再互相并聯(lián),或每2只管子串聯(lián)為一組后再互相并聯(lián)若干組。

  7.5V:每2只管子串聯(lián)為一組后再串聯(lián)75Ω的電阻,然后再互相并聯(lián)若干組。

  9V:每3只管子串聯(lián)為一組后再互相并聯(lián)若干組,或每2只管子串聯(lián)為一組后再串聯(lián)150Ω的電阻,然后再互相并聯(lián)若干組。

  12V:每4只管子串聯(lián)為一組后再互相并聯(lián)若干組,或每3只管子串聯(lián)為一組后再串聯(lián)150Ω的電阻,然后再互相并聯(lián)若干組。

  例如:圖7電路電阻的計算:R=12V-(3V×3只)/0.02A=12V-9V/0.02A=3V/0.02A=150Ω

  8、用普通干電池或充電電池蓄電池供電的燈具

  用普通干電池或充電電池、蓄電池供電具有安全和可移動的特點,無論制作何種燈具或用于改制汽車和摩托車尾燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈和車內(nèi)照明燈,均可根據(jù)電池的電壓參考第7條。新舊電池或蓄電池充電前后的電壓相差較大,最好要經(jīng)穩(wěn)壓或穩(wěn)流處理,并以電壓高時為計算依據(jù)。以下介紹幾種用電池供電的燈具電路:

  1)采用專用升壓集成電路BL8505的手電筒電路

  圖8是采用專用升壓集成電路BL8505的手電筒電路。當使用一節(jié)1.5V電池時,輸出為3.3V,電流可達180mA,可供9只并聯(lián)的發(fā)光二極管使用。

  

BL8505的手電筒電路

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  2)采用分立元件的LED串聯(lián)式手電筒電路

  如果沒有專用升壓集成電路,也能用圖9的電路,以四只電池供電制作手電筒。為保證流過每只發(fā)光管電流的一致性,發(fā)光管采用串聯(lián)接法,這就需要給發(fā)光管施加較高電壓。因此,由Q1和Q2組成升壓電路,由Q3和JFET1場效應管組成控制電路。本電路可把四只電池的電壓由6V升高到26V以上,足以帶動八只采用串聯(lián)接法的白光LED發(fā)光二極管。

  

采用分立元件的LED串聯(lián)式手電筒電路

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  3)采用分立元件的LED并聯(lián)式手電筒電路

  圖9的電路需要四只電池供電,因此做出的手電筒難免體積較大,而且電路也稍復雜,而圖10的電路可以只用一只電池供電,電路也較簡單,但LED卻只能采用并聯(lián)接法。本電路可并聯(lián)接入8只白光LED發(fā)光二極管。

  

采用分立元件的LED并聯(lián)式手電筒電路

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  4)采用LM317穩(wěn)壓集成電路的電動車恒流照明燈電路

  電動車采用蓄電池供電,其動力耗電較大,而其照明燈也同樣很耗電,因此必須頻繁的給蓄電池充電,這必然促使蓄電池的老化失效速度加快。把照明燈改用耗電很小的LED發(fā)光管照明,就可大大地減小蓄電池的消耗。由于電動車通常都采用36V或48V蓄電池供電,其最高電壓最高可達42V或56V以上,而且隨著負載的變化,電壓很不穩(wěn)定,因此必須采用恒流供電以保證發(fā)光管電流的穩(wěn)定。圖11是采用LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路進行穩(wěn)流的電動車照明燈電路。 LM317接成恒流源電路形式,通過調(diào)整電阻R1,使之輸出90mA電流給發(fā)光管供電,LED發(fā)光管選用聚光型的,把每10只串聯(lián)為一組,再并聯(lián)5組。為了發(fā)揮LED的最大效率和保證其安全,同時防止因其中某一只發(fā)光管損壞時對其他發(fā)光管的影響,發(fā)光管還接成串并串的LED陣列形式,這樣正常時流過每只發(fā)光管的電流為18mA,而當其中某只發(fā)光管損壞時,與之并聯(lián)的其他4只發(fā)光管的電流也都只有22mA,不會對LED的效率和壽命產(chǎn)生不良影響。

  

采用LM317穩(wěn)壓集成電路的電動車恒流照明燈電路

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  5)采用普通分立元件的電動車恒流照明燈電路

  圖12是采用普通分立元件構成恒流電路的電動車照明燈電路,ZD1為3.9V的穩(wěn)壓二極管,也能用其他相近電壓的穩(wěn)壓管代用,Q1采用BD237大功率三極管,也能用其他反向耐壓大于100V,電流大于2A的其他大功率管代用,通過調(diào)整R2使電路的輸出電流為90mA,LED接法同上述圖11的電路。

  

采用普通分立元件的電動車恒流照明燈電路

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  6)汽車閱讀燈LED電路

  汽車的電路一般也都使用12V蓄電池電源,其電源電壓也是不穩(wěn)定的,作為閱讀燈我們更不希望燈光會隨著電源電壓的變化而閃爍,因此同樣必須采用具有穩(wěn)流功能的圖11或圖12的電路,而LED只能采用每二只串聯(lián)為一組,然后根據(jù)對亮度的不同要求并聯(lián)若干組。為達到一定的照明亮度建議采用20組并聯(lián),這樣則應調(diào)整圖11中的R1或圖12中的R2,使之輸出電流為400mA(要求輸出電流越大,R1或R2的數(shù)值就要越小)。

  注意事項:

  凡是帶*元件均應根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整。

  一般的小功率發(fā)光管其正常工作電流有限,請不要為了追求更大的亮度而隨意加大管子的電流,電流以不超過20mA為宜,以免影響發(fā)光管的壽命甚至燒壞管子。

  發(fā)光管電極如圖14,短腳的并靠近管身有一平切口的是負極,長腳的是正極,切勿錯接,否則不但不亮,還會損壞管子。

  

汽車閱讀燈LED電路

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  發(fā)光管較嬌嫩,稍有不慎則很容易損壞,特別是焊接的時間要短,除了要選用低溫焊錫絲外,還要注意所用的電烙鐵功率不可太大,一般宜用20 瓦的內(nèi)熱式電烙鐵,而且要特別注意電烙鐵不可有漏電的情況,否則在焊接LED時很容易造成LED損壞或縮短它的壽命。LED的管腳在彎折時應用尖嘴鉗挾住管腳上部,彎折處至少離管身0.5厘米。

  測試發(fā)光管應在裝接前進行。對于發(fā)光強度的測量,應該選擇在光線暗淡的場所,或用遮光板擋住周圍的室外光,避免外界干擾影響測量的準確性。探頭應向上放在桌面上。在暗處把手電或LED距離1m向其照射,得到的1x最大讀數(shù)就是cd值,乘上1000就是 mcd值。測量照度時,因干擾影響,顯示數(shù)字會跳動,可讀取一個平均值。

  如果沒有照度表,則只能粗略測試發(fā)光管是否正常,測試時可用兩節(jié)新的普通電池串聯(lián)作電源,管子的正極與電池的正極相接,管子的負極與電池的負極相接。因兩節(jié)新電池的電壓最高也只3.2V,可能低于發(fā)光管的正常工作電壓,故發(fā)光管并沒有工作在它的最佳狀態(tài)而導致亮度不足,并可能產(chǎn)生較嚴重的偏色。故此方法只能判斷管子是否能亮,而不能據(jù)此準確判斷管子的亮度。特別是雖屬同一批次同一包裝的管子,每只管子的正常工作電壓也不可能完全相同,而只能是在一定的范圍如3.2-3.5V;另一方面,由于發(fā)光管的特性接近穩(wěn)壓二極管,它的工作電壓相差0.1V時,電流可能相差達20mA左右。因此,當用兩節(jié)電池為電源測試一只3.2V的管子時可能管子亮度較高,而測試另一只3.5V的管子時則可能亮度嚴重不足和偏色甚至不亮。如要用眼睛較準確的判斷管子的亮度,應用高于管子正常工作電壓的直流電源串聯(lián)可調(diào)電阻和電流表,調(diào)整可調(diào)電阻使電流達到管子的正常工作電流,要是用萬用表的R×1K檔測試發(fā)光管,發(fā)光管的正反向電阻應該均為無窮大。

??????? 7)摩托車尾燈、轉(zhuǎn)向燈改用LED光源

  摩托車一般都是使用12V蓄電池,最簡單的可以采用三只LED串聯(lián)為一組再串聯(lián)一只限流電阻,然后二組并聯(lián)的方法。但有的車子電池電壓很不穩(wěn)定,電壓最高時可達14V以上,為了不影響發(fā)光管的壽命,可用圖13的電路進行穩(wěn)壓處理,其輸出電壓約為9.6V,發(fā)光管也是采用三只串聯(lián)為一組再并聯(lián)二組的接法。如果采用的LED工作電壓是3V的,則可不加接D1而直接把7809的2腳接電池負極,其輸出電壓就只有9V的了,另外,也可采用上面介紹的電動車圖11、圖12的電路進行穩(wěn)流處理后供電,不過,由于摩托車電池電壓比電動車低得多,所以LED只能采用每二只串聯(lián)為一組,再并聯(lián)三組的接法,調(diào)整圖11中的R1 或圖12中的R2,使之輸出電流為60mA。

  

摩托車尾燈、轉(zhuǎn)向燈改用LED光源

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  發(fā)光管可裝在萬能板或膠木板、塑料板、有機玻璃板上,板上鉆5mm的孔,管子就穿在孔中,管腳折彎互相搭焊。其他元件也可直接搭焊,有條件自制印刷電路板安裝的當然更好。利用廢舊節(jié)能燈的燈頭燈罩不但簡單,效果也很好。(在試驗中一定要注意安全!特別是采用220V交流電源的電路!)

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