浅谈发光二极管工作电流

1、发光二极管电路的设计原理：

 

发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R＝（E－UF）／IF

 

式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。

 

注意：在实际设计中，往往提高限流电阻值来降低工作电流方法延长使用寿命，经验值3-8MA。

 

2、特性分析：

 

（1）亮度与电流不是线性关系，电流大到一定值时，亮度变化不大。只要电流超过了最大正向电流就会烧了。特殊的主要看资料，一般的电流选定在3-20mA。

 

（2）发光二极管是电流型器件，通常静态显示有10 mA就有足够亮度，极限值在50mA以下。36V串个2K左右的，48V串个3K左右的。

 

（3）LED（发光二极管）的工作电压随制造材料不同也不同。

 

3、发光二极管的正负极判断：

 

（1）直插：两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。

 

（2）贴片：带有杠的是负极

 

4、工作参数：

 

（1）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。一般LED发光二极管的工作电流在十几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）。

 

（2）正向工作电压VF：一般发光二极管参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。

 

R≈V/I，一般应用取I＝3～5mA，则R＝？。---经验值

 

（3）常用参数：

 

普通发光二极管的正向饱和压降为１．６Ｖ～２．１Ｖ，正向工作电流为５～２０ｍＡ

 

超亮发光二极管有三种颜色，然而三种发光二极管的压降都不相同。其中红色的压降为2.0--2.2V，黄色的压降为1.8—2.0V，绿色的压降为3.0—3.2V。正常发光时的额定电流均为20mA。

 

5、与其它发光灯对比：

 

与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。

 

红色和黄色的发光二极管的工作电压是2伏的，其他颜色的工作电压都是3伏的。一般的发光二极管的工作电流是20毫安，如果接在五伏的电源上，电源电压减二极管的工作电压就是分压电阻要分掉的电压，再用这个电压除以二极管工作的电流就能计算出这个电阻的阻值。

 

比如说3伏的二极管（5-3）/0.02=100欧，2伏的二极管（5-2）/0.02=150欧，但是不是所有的发光二极管的工作电流都是20毫安， 有的大一点有的小一点，实际使用的时候也可以用整流二极管来分压，一只二极管的压降是0.7伏，用3只串联分掉的电压就是2.1伏，剩下的正好是3.1伏 或者用四个串联剩下2.2伏 限流到20ma以下，红灯1.2v，绿灯1.4v（导通时）。 正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。 一般LED发光二极管的工作电流在十几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）。

 

发光二极管是 半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能;常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向 电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材 料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二 极管。 发光二极管工作电压电流 发光二极管的反向击穿电压约5伏。

 

补充：

 

红色和黄色的工作电压是2伏的，其他颜色的工作电压都是3伏，一般的发光二极管的工作电流是20毫安，如果接在五伏的电源上，电源电压减二极管的工作电压就是分压电阻要分掉的电压，再用这个电压除以二极管工作的电流就能计算出这个电阻的阻值。比如说3伏的二极管（5-3）/0.02=100欧，2伏的二极管（5-2）/0.02=150欧，但是不是所有的发光二极管的工作电流都是20毫安，有的大一点有的小一点。

 

LED工作电流的选择

按简单电路实际测试了常见的φ3mm散光型白光LED并画出曲线见下图。图中纵座标左边数据为测试LED的光敏电阻阻值（Rc），横座标为0～40mALED电流（ID）变化值。由图中实线可见，随着ID的增加，Rc下降的幅度也越来越小。

 

LED本来就是高效节能元件，这里所指的效率实质是使用寿命问题。工作电流较小时，发光效率较高一些，使用寿命也就长一些。

 

LED的工作电流越小，温升也越低。下图中虚线代表Io为0～40mA时的温升曲线（气温20℃时测试，气温升高时，曲线还要陡一些）。由此虚线可见，ID在温升开始加速。如26mA时，LED的温度40℃+10℃，达50℃，就不安全了。因为白光LED比较脆弱，使用寿命受高温影响极大，且气温越高，LED工作时温升也越高，气温在40℃以上、ID大于30mA时，LED的温度接近或超过60℃，LED也将寿终正寝了。

 

根据以上测试，要使LED能安全工作，ID应在25mA以下，具体如何选择ID，应根据实际情况来定。如果电路所用LED数量较多，首要问题是使用寿命。假设60个或更多的LED，仅使用几个月便呜呼，那就是节能不省钱了！

 

如果LED使用数量不多，比如几个、十几个，ID就可选择大一些，亮度就高一些，即使损坏，换几个LED就是了，还是合算。