工程師經(jīng)驗(yàn)之發(fā)光二極管常見問題集錦

問題一：在電路設(shè)計(jì)時(shí)為什么不能超電壓或超電流使用白光LED？一般最常用的5mm白光LED，其正常工作電壓多在3.0-3.5V范圍之內(nèi)，正常工作電流為20mA。但很多人誤以為超電壓或超電流使用白光LED會(huì)更亮，而實(shí)際測(cè)試結(jié)果是15mA以后光通量增長(zhǎng)很厲害，20mA以后幾乎沒有見長(zhǎng)，增大到30mA，比20mA只多了5%，但LED卻有明顯的發(fā)熱。還有壽命的試驗(yàn)：20mA工作了一個(gè)月，衰減只有5%，現(xiàn)在還有95%的光通量，30mA的工作到19天的時(shí)候，光通量就只有50%了?？梢赃@樣認(rèn)為，一只在正常條件下可工作10萬小時(shí)的白光LED，在大電流下使用，壽命只有600小時(shí)！LED在一般說明中，都是可以使用50,000小時(shí)以上，還有一些生產(chǎn)商宣稱其LED可以運(yùn)作100,000小時(shí)左右，但這并不能保證LED產(chǎn)品也可以使用如此之久。錯(cuò)誤的操作及工序就可以輕易地“毀掉”LED，LED會(huì)隨著時(shí)間的流逝而逐漸退化，有預(yù)測(cè)表明，高質(zhì)量LED在經(jīng)過50,000小時(shí)的持續(xù)運(yùn)作后，還能維持初始燈光亮度的60%以上。要想延長(zhǎng)LED的使用壽命，就有必要降低或完全驅(qū)散LED芯片產(chǎn)生的熱能。熱能是LED停止運(yùn)作的主要原因。

問題二：為什么我們看到的白光LED發(fā)出光的顏色總會(huì)有些偏藍(lán)或偏黃？這是由于白光的LED，本來就是在發(fā)射藍(lán)光的1nGaN基料上覆蓋轉(zhuǎn)換材料熒光粉，這種材料在受到藍(lán)光激勵(lì)時(shí)會(huì)發(fā)出黃光。于是得到藍(lán)光和黃光的混合物，在肉眼看來就是白光?？纯窗咨獿ED的發(fā)射譜線就知道，它有兩個(gè)峰值，因此真正發(fā)射白光的LED是不存在的。這樣的器件很難制造，因?yàn)長(zhǎng)ED的特點(diǎn)是只發(fā)射一個(gè)波長(zhǎng)的單彩色光，而真正的白色光需要多色彩光譜合成。由于工藝關(guān)系，包括十多元進(jìn)口的LED，也有這個(gè)問題，光斑邊緣都存在偏色，只是多少而已。白色發(fā)光二極管有微黃色的到略帶紫色的白光。常見的白光發(fā)光二極管色溫通常都在6500K到8000K范圍內(nèi)。

問題三：設(shè)計(jì)時(shí)LED采用并聯(lián)接法好還是采用串聯(lián)接法好？LED采用并或串聯(lián)接法，主要應(yīng)該根據(jù)電源盒電路的形式及要求決定。并聯(lián)或串聯(lián)接法各有它們的優(yōu)缺點(diǎn)。并聯(lián)接法只需要在每個(gè)LED兩端施加較低的電壓，但需要利用鎮(zhèn)流電阻或電流源來保證每個(gè)LED的亮度一致。如果流過每個(gè)LED的偏置電流大小不同，則它們的亮度也不同，從而導(dǎo)致整個(gè)光源亮度不均勻。然而，利用鎮(zhèn)流電阻或電流源來保證LED的亮度一致將縮短電池的使用壽命。采用串聯(lián)接法本質(zhì)上可以很好保證流過每只LED電流的一致性，但要求電源電壓要高。LED采用并聯(lián)接法時(shí)，由于電路的總電流是各個(gè)LED電流之和，所以要求電源要能供給足夠大的電流。另外，采用串聯(lián)接法的電路，當(dāng)其中一只LED斷路時(shí)整串的LED都不亮；但當(dāng)其中一只LED短路時(shí)其他LED都還能亮。采用并聯(lián)接法的電路，當(dāng)其中一只LED斷路時(shí)其它的LED都還能亮；但當(dāng)其中一只LED短路時(shí)則整個(gè)電路的電源將被短路，這樣不僅其它的LED都不能正常工作，而且還有可能損壞電源。故相比之下還是串聯(lián)接法的電路較有優(yōu)勢(shì)。

我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中常采用串并聯(lián)形成的LED陣列，這樣可以克服或減小上述單個(gè)LED斷路或短路造成整串LED不亮或?qū)φ麄€(gè)電路和電源的影響。所謂串并聯(lián)就是先用少量LED串聯(lián)再串鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，再將若干條支路并聯(lián)組成“支路組”。此外，還能采用串并串形式，就是在已組成的“支路組”的基礎(chǔ)上，再將若干“支路組”串聯(lián)構(gòu)成整個(gè)燈具電路，此種接法不僅縮小了一只LED故障時(shí)的影響面，而且將鎮(zhèn)流電阻化整為零，將幾只大功率電阻變成幾十只小功率電阻，由集中安裝變成分散安裝，這樣既利于電阻散熱，又可以將燈具設(shè)計(jì)的更緊湊。問題四：我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)時(shí)能不能采用其他顏色的LED發(fā)光二極管代替白光LED發(fā)光二極管？完全可以。只不過必須注意，由于各種顏色的LED正常工作電壓不一樣，而且相差較大，如紅色和黃色LED正常工作電壓都只有2V左右，而藍(lán)色和綠色LED正常工作電壓則較接近白光LED，都是3V左右。所以在使用時(shí)必須根據(jù)各種管子的工作電壓，所串聯(lián)或并聯(lián)的管子數(shù)量也必須相應(yīng)改變，或者改變所串聯(lián)的限流電阻的阻值，否則就有可能使LED超過正常的工作電流而縮短其使用壽命，嚴(yán)重的甚至可能燒毀LED。當(dāng)使用紅色或黃色LED時(shí)，則所串聯(lián)的LED數(shù)量應(yīng)該增加，或串聯(lián)的限流電阻應(yīng)該加大；當(dāng)使用藍(lán)色或綠色LED時(shí)，一般只調(diào)整限流電阻的阻值就可以了。

問題五：一般來說針對(duì)于聚光型LED與散光型LED有什么不同？如何選用？聚光型LED的發(fā)光強(qiáng)度數(shù)值很高，因?yàn)樗墓饩€是經(jīng)過其本身把光線聚合起來，所以它的發(fā)光角度一般都較小，光線照射范圍小，其發(fā)出的光就像手電筒發(fā)出的光束，光斑的亮度很高，但光斑外圍就不太高了。而散光型的LED發(fā)光強(qiáng)度數(shù)值較低，它的發(fā)光角度大，可達(dá)120度以上，因此它的光照范圍大，發(fā)出的光線均勻，就像普通照明燈發(fā)出的光，雖然散光型的LED所標(biāo)亮度值一般都較低，但實(shí)際上它們發(fā)出的總光通量(總的光線)一般都是高于聚光型的LED。聚光型的LED最適合于要求亮度高，但照射范圍較小的場(chǎng)合，如制作射燈、筒燈、手電筒等，而散光型的LED則更適合于一般的房間照明和需要光線柔和均勻的場(chǎng)合，因此，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行選擇，以達(dá)到最好的照明效果。

問題六：電源工程師如何處理電路裝好通電時(shí)燈不亮的問題？應(yīng)該如何檢查？這要根據(jù)具體電路做具體分析。但原因大多數(shù)都是LED在裝接前沒有進(jìn)行檢測(cè)或裝焊過程中不小心接錯(cuò)了LED的正負(fù)極性，也有可能是沒焊好造成虛焊(虛焊就是表面上看是焊上了而實(shí)際沒焊牢固)，虛焊是本故障的最主要原因，特別是缺少焊接經(jīng)驗(yàn)的新手最容易發(fā)生此問題，其次是電烙鐵功率過大過熱或焊接時(shí)間過長(zhǎng)而把管子燙壞了，還有可能是電烙鐵漏電造成LED擊穿短路。還有就是驅(qū)動(dòng)電路的部分接錯(cuò)或沒焊好，一些電路也有可能是該調(diào)整的元件數(shù)值沒調(diào)整好。當(dāng)電路裝好通電前應(yīng)該先仔細(xì)檢查核對(duì)無誤后再通電，如果通電時(shí)燈不亮應(yīng)該立即關(guān)閉電源，然后再進(jìn)行檢查，不能帶電敲打電路板試圖查找故障，特別是采用220V電源的電路更應(yīng)該如此。

另一方面如果是接有濾波電容的電路，首先還應(yīng)該用螺絲刀或?qū)Ь€把濾波電容的兩腳短路放電后再進(jìn)行檢查，這一步驟非常重要！因?yàn)闉V波電容上殘存有電源電壓1.4倍以上的高電壓(如220V電源時(shí)可高達(dá)310V)，以免電容上殘存的高電壓擊傷人體或在電路接通的瞬間擊毀LED!檢查已經(jīng)裝焊在電路板上的LED，應(yīng)該先認(rèn)清LED管身缺口的負(fù)極標(biāo)記，檢查各LED極性是否錯(cuò)接，然后再用兩只電池串聯(lián)后引出正負(fù)兩極電源分別觸碰各只LED的兩腳，必須注意電池電源極性要與LED的極性相一致，以檢查各LED是否能亮。對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的檢查，應(yīng)該根據(jù)電路圖仔細(xì)核對(duì)電路是否接錯(cuò)，特別注意檢查整流橋(長(zhǎng)腳的是正極輸出，其對(duì)角是負(fù)極輸出，另外兩腳是交流輸入)或整流二極管以及穩(wěn)壓二極管的極性是否正確(印有黑線或白線的一端是負(fù)極)，還有檢查晶體三極管或穩(wěn)壓集成電路的三個(gè)電極是否錯(cuò)接等。