如何判斷發光二極體電流方向 淺談發光二極體工作電流

2020-12-20 電子發燒友

如何判斷發光二極體電流方向 淺談發光二極體工作電流

工程師譚軍 發表於 2018-08-27 10:04:43

本文主要是關於發光二極體的相關介紹，並著重對發光二極體的電流方向及其工作原理進行了詳盡的闡述。

如何判斷發光二極體電流方向

發光二極體單向發光

只有當電流由長腳流向短腳時發光

將二極體接入電路，看是否發光就可以了

判斷電源也一樣

將二極體接入電路，若發光，則電路電流方向為由二極體長腳向二極體短腳方向，否則為二極體短腳向長腳方向

將二極體正負極與電源兩極相連，若發光，則與二極體長腳相連的為正極，另一極為負極；若不發光，則與二極體長腳相接的為負極，另一極為正極

淺談發光二極體工作電流

1、發光二極體電路的設計原理：

發光二極體的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算：R＝（E－UF）／IF

式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。

注意：在實際設計中，往往提高限流電阻值來降低工作電流方法延長使用壽命，經驗值3-8MA。

2、特性分析：

（1）亮度與電流不是線性關係，電流大到一定值時，亮度變化不大。只要電流超過了最大正向電流就會燒了。特殊的主要看資料，一般的電流選定在3-20mA。

（2）發光二極體是電流型器件，通常靜態顯示有10 mA就有足夠亮度，極限值在50mA以下。36V串個2K左右的，48V串個3K左右的。

（3）LED（發光二極體）的工作電壓隨製造材料不同也不同。

3、發光二極體的正負極判斷：

（1）直插：兩根引線中較長的一根為正極，應按電源正極。有的發光二極體的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。

（2）貼片：帶有槓的是負極

4、工作參數：

（1）正向工作電流If：它是指發光二極體正常發光時的正向電流值。一般LED發光二極體的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發光管相同）。

（2）正向工作電壓VF：一般發光二極體參數表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時測得的。發光二極體正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界溫度升高時，VF將下降。

R≈V/I，一般應用取I＝3～5mA，則R＝？。---經驗值

（3）常用參數：

普通發光二極體的正向飽和壓降為１．６Ｖ～２．１Ｖ，正向工作電流為５～２０ｍＡ

超亮發光二極體有三種顏色，然而三種發光二極體的壓降都不相同。其中紅色的壓降為2.0--2.2V，黃色的壓降為1.8—2.0V，綠色的壓降為3.0—3.2V。正常發光時的額定電流均為20mA。

5、與其它發光燈對比：

與小白熾燈泡和氖燈相比，發光二極體的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發光）；抗衝擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調製通過的電流強弱可以方便地調製發光的強弱。

紅色和黃色的發光二極體的工作電壓是2伏的，其他顏色的工作電壓都是3伏的。一般的發光二極體的工作電流是20毫安，如果接在五伏的電源上，電源電壓減二極體的工作電壓就是分壓電阻要分掉的電壓，再用這個電壓除以二極體工作的電流就能計算出這個電阻的阻值。

比如說3伏的二極體（5-3）/0.02=100歐，2伏的二極體（5-2）/0.02=150歐，但是不是所有的發光二極體的工作電流都是20毫安， 有的大一點有的小一點，實際使用的時候也可以用整流二極體來分壓，一隻二極體的壓降是0.7伏，用3隻串聯分掉的電壓就是2.1伏，剩下的正好是3.1伏 或者用四個串聯剩下2.2伏 限流到20ma以下，紅燈1.2v，綠燈1.4v（導通時）。 正向工作電流If：它是指發光二極體正常發光時的正向電流值。 一般LED發光二極體的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發光管相同）。

發光二極體是 半導體二極體的一種，可以把電能轉化成光能;常簡寫為LED。發光二極體與普通二極體一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極體加上正向 電壓後，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴複合，產生自發輻射的螢光。不同的半導體材 料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴複合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二 極管。 發光二極體工作電壓電流 發光二極體的反向擊穿電壓約5伏。

補充：

紅色和黃色的工作電壓是2伏的，其他顏色的工作電壓都是3伏，一般的發光二極體的工作電流是20毫安，如果接在五伏的電源上，電源電壓減二極體的工作電壓就是分壓電阻要分掉的電壓，再用這個電壓除以二極體工作的電流就能計算出這個電阻的阻值。比如說3伏的二極體（5-3）/0.02=100歐，2伏的二極體（5-2）/0.02=150歐，但是不是所有的發光二極體的工作電流都是20毫安，有的大一點有的小一點。

LED工作電流的選擇

按簡單電路實際測試了常見的φ3mm散光型白光LED並畫出曲線見下圖。圖中縱座標左邊數據為測試LED的光敏電阻阻值（Rc），橫座標為0～40mALED電流（ID）變化值。由圖中實線可見，隨著ID的增加，Rc下降的幅度也越來越小。

LED本來就是高效節能元件，這裡所指的效率實質是使用壽命問題。工作電流較小時，發光效率較高一些，使用壽命也就長一些。

LED的工作電流越小，溫升也越低。下圖中虛線代表Io為0～40mA時的溫升曲線（氣溫20℃時測試，氣溫升高時，曲線還要陡一些）。由此虛線可見，ID在溫升開始加速。如26mA時，LED的溫度40℃+10℃，達50℃，就不安全了。因為白光LED比較脆弱，使用壽命受高溫影響極大，且氣溫越高，LED工作時溫升也越高，氣溫在40℃以上、ID大於30mA時，LED的溫度接近或超過60℃，LED也將壽終正寢了。

根據以上測試，要使LED能安全工作，ID應在25mA以下，具體如何選擇ID，應根據實際情況來定。如果電路所用LED數量較多，首要問題是使用壽命。假設60個或更多的LED，僅使用幾個月便嗚呼，那就是節能不省錢了！

如果LED使用數量不多，比如幾個、十幾個，ID就可選擇大一些，亮度就高一些，即使損壞，換幾個LED就是了，還是合算。

結語

關於發光二極體的相關介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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