发光二极管解析

现在大街上随处可见的LED显示屏，还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯，处处可见LED灯的身影，LED已经融入到生活中的每一个角落。本文主要是关于发光二极管的相关介绍，并着重对发光二极管的电压范围及其计算进行了详尽阐述。

发光二极管电压是多少

按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度100mcd);把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。

除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法

电压

红黄一般是1.8至2.，蓝绿一般是3.0至3.6，电流小功率的都尽量控制在20MA

做指示用的LED都用10毫安以下比较好，一般用到5毫安就比较亮了，除了蓝色的LED正向电压是3-3.4伏，其他色的都是1.8-2伏。普通的发光二极管正偏压降红色为1.6V，黄色为1.4V左右，蓝白为至少2.5V，工作电流5-10mA左右。超亮发光二极管主要有三种颜色，然而三种发光二极管的压降都不相同，具体压降参考值如下：

红色发光二极管的压降为2.0--2.2V，黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V，绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V，正常发光时的额定电流约为20mA。

如何计算发光二极管电压

发光二极管的压降是比较固定的，通常红色为1.6V左右，绿色有2V和3V两种，黄色和橙色约为2.2V，蓝色为3.2V左右。对于常用的几毫米大小的二极管，其工作电流一般在2毫安至20毫安之间，电流越大亮度越高，用电源电压减去二极管的压降，再除以设定的工作电流，就得出限流电阻的阻值

发光二极管电阻计算方法

假设发光二极管的正向电压为3.5v，观察曲线就知道电流会趋于无穷大，但你可能会说，我用万用表测试过了，电流不会太大。这里我想说，曲线是理想的情况，实际工作时会有连线电阻、开关电阻、电池内阻等串在电路里，它们虽然小，可对相当于短路的电路来说，0.1欧姆就已经很大了。单靠这些外加电阻是不稳定且不可靠的，你不可能在任何一家发光二极管厂家的资料说明里看到允许直接用电压源连接发光二极管而不接限流电阻的，除非接的是恒流源。

至于电阻的大小，用欧姆定律V=I&TImes;R计算就可以算出电阻值，计算公式为：供电电压12V-发光二极管压降3V/15mA=0.6K。如果有条件，可以测一下发光二极管的正向导通电压值，用一个可调电压源，串一个小电阻，再串联上发光二极管，用万用表测量发光二极管两端的电压，注意不含电阻，再把电压源从0开始慢慢增加，当电压源电压增加，发光二极管亮度迅速增加，而万用表电压增加却变缓慢时，万用表的电压值就是发光二极管的正向导通电压值。

假设正向导通电压值为3.5V，功率3瓦的发光二极管，外加最高4.2V的锂电池，这时的最大电流应为：I=3W/3.5V=0.85A，最小串联电阻应为：R=(4.2-3.5)/0.85=0.82欧姆。或许你没有合适的电阻，那么0.5欧姆的也可以，我们计算一下：电流：I=(4.2-3.5)/0.5=1.4A 功率为：P=I&TImes;V=1.4&TImes;3.5=4.9W。

你的发光二极管将工作在5W下，当然这都是理想的情况，手电桶外壳等导电电路都会有一定电阻的，具体情况有条件的可以自己去测一下，没条件的，建议还是加一个电阻测试吧，那怕是只有0.5欧姆，可能都会救你的发光二极管一命。当然了，对于各种不同功率、电压范围的发光二极管电阻，都可以参考上面的公式自己计算。

发光二极管电阻接法

发光二极管的最佳电源是恒流源，就象日光灯、节能灯要用镇流器，氙灯、钠灯最好用恒功率源，扩音机、收音机必须用电压源一样，这些都是由其负载的特点决定的。根据长期的实践证明，使用恒源流，发光二极管才能更长期稳定的运作。下面小编就举例说明发光二极管为何要用恒源流，发光二极管电阻接法哪一种更好。

接法举例：

例一：1护栏灯用108个白光LED，每只LED预设电流为13～14mA。

(1)用电压源的接法：(耗电5.8w)

方法一：每组串6灯加限流电阻，后并18组，需电源24V，240mA，方法二：每组串3灯加限流电阻，后并36组，需电源12V，480mA，注：限流电阻=(电源电压-串联LED灯组电压)÷预设LED灯流

(2)用恒流源的接法：(耗电4.8W，节电20%)

方法一：每组并18灯加并1个保护稳压管，后串6组，需电源20V，240mA，方法二：每组并12灯加并1个保护稳压管，后串9组，需电源30V，160mA，方法三：每组并6灯加并1个保护稳压管，后串18组，需电源60V，80mA，注：稳压二极管的电压值≈并联LED灯组电压=单个LED电压(详见后文)

例二：想用190mA，0-40V的恒流源，点亮108个白光LED，预设灯流9-11mA，问LED应如何连接?

1、估算每一组应并联的灯数

190mA÷9mA/只≈21.1只(最多21，取小于并最接近它的整数)，190mA÷11mA/只≈17.2只(最少18，取大于并最接近它的整数)，每组LED并联的灯数为18、19、20、21均可。

2、计算串联组数

用总灯数分别除以18-21的整数，从中找到一个能整除的数。108÷18=6 108÷19≈5.7 108÷20=5.4 108÷21≈5.1，108能被18整除，等于6，这“18”是并联数，“6”就是串联组数，每组应并联18个，然后串联6组。

3、验算

灯流：190mA÷18只≈10.6mA/只，灯压：6组&TImes;3.3V/组≈20V，每组并联18个，然后串联6组。此时，灯流为10.6mA，总电压约20V。

发光二极管的检测

(1)用万用表检测。利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ，反向电阻的值为∝。如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实质地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向LED提供较大正向电流。

如果有两块指针万用表(最好同型号)可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极(P区)，余下的“+”笔接被测发光管的负极(N区)。两块万用表均置×10kΩ挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1mΩ若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1mΩ，以免电流过大，损坏发光二极管。

(2)外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表(指针式或数字式皆可)可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。

红外发光二极管的检测

由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，肉眼无法看到到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.3～2.5V。正由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件(如2CR、2DR型硅光电池)作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。

光强度

把光强标准灯，LED和配有V(λ)滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，LED发光部位及接受面位置。先用光强标准灯校准硅光电二极管，C=E/S，式中Rs=Is/Ds，Ds是标准灯与接受器之间的距离，I s是标准灯的光强度，R s是标准灯的响应。Et=C ·R t式中E t是被测LED的照度，R t是被测LED的响应，则LED的光强度I t为：I t=E t ·Dt

式中Dt 是LED与接受面之距离。

对于LED来讲，其发光面是圆盖形状的，光分布是很特殊的，所以在不同的测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，即使固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因此，为了提高测量精度，应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如，测量距离按照GIE推荐采用316mm，接受器面积固定为10×10mm。

在同一测量距离下，LED转角不同，其光强也相应地有变化，因此为了获得最佳值，最好读出最大读数R t为佳。虽然LED在生活中处处可见，但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备，这样才能设计出更加符合生活所需的产品。