發光二極管

發光二極管簡稱為LED。由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光，氮化鎵二極管發藍光。因化學性質又分有機發光二極管OLED和無機發光二極管LED。

應用

在LED于20世紀60年代問世到80年代之前這10多年中，LED只有紅、黃、綠幾種顏色，發光效率很低（僅約1 lm/W），亮度比較低，而且價格高，人們只是將其用作電子產品的指示燈。從LED發展和應用歷程上看，這一時期為LED的指示應用階段。1 交流電源指示燈。該電路只要連接220V/50Hz的交流供電線路，LED就會被點亮，指示電源接通。限流電阻R的阻值為220V/IF。2 交流開關指示燈用LED作白熾燈開關指示燈的電路，當開關斷開燈泡熄滅時，電流經R、LED 和燈泡EL形成回路，LED亮，方便人們在黑暗中找到開關。此時曲于回路中的電流很小，燈泡是不會亮的。當接通開關時，燈泡被點亮，而LED則熄滅。3 交流電源插座指示燈用雙色（共陰極） LED作交流電源插座指示燈的電路。插座的供電由開關S控制。當紅光LED亮時，插座無電；當綠光LED亮時，插座有電。4 保險管座指示燈LED用作工廠設備配電箱保險管座指示燈的電路。當保險管完好時，LED不亮；當保險管熔斷時，LED會被點亮，以指示用戶是哪一個熔斷器已被燒斷，以便更換。這對于用肉眼無法觀察好壞的瓷芯式熔斷器來說是非常方便的。5 LED廣告招牌燈6 LED單色或者彩色顯示屏一般單色顯示屏用于顯示單行漢字，彩色顯示屏用于戶外大屏幕電視。7 LED路燈8 LED汽車信號燈和LED電動車照明燈

發光二極管交替閃爍的電路圖制作

這是一個簡單的電路，用晶體管2N 2222A和一些電阻器驅動2個LED，兩個LED交替閃爍。

元件清單

2N2222*2

10k電阻（棕黑色橙色）*2

390歐姆電阻（橙白棕）*2

100UF電解電容*2

藍色LED（或其他顏色喜歡）*2

電池（3 - 9V）*1

開關*1

電路原理圖

焊接三極管

用斜口鉗將長的引腳剪掉。電池電壓不要超過9伏。

詳解發光二極管應用電路

電路目標：220交流輸入實現在開關按下時發光二極管亮

操作對象及其技術參數：普通發光二極管，一般發光二極管的正向導通工作典型電壓（Forward Voltage）為3.3V，正常工作電流（Forward Current）為5-20mA，在這里電流計算以10mA為準。

原理圖繪制

發光二極管端設計

設計因素：1.發光二極管工作時正向壓降電壓 2.發光二極管工作時流過的電流

先滿足供電電源的要求必須大于3.3伏，要使二極管在工作時電流的大小為10mA，則需要在發光二極管上串聯電阻，如下圖所示

該電阻在這里的作用是限流至10mA。

發光二極管端供電電源參數

在直流電源的選擇上從性質上可以選擇的是電壓源型和電流源型電源

電壓源型電源：維持電壓不變，電壓源可以關斷。

電流源型電源：維持電流不變，與負載無關，要保持通路狀態，一旦開路由于電流源要維持電流的恒定在極間空氣上形成高壓發生擊穿。在此應用中，首先發光二極管不可能串聯到電流源回路中，只能是并聯，發光二極管工作時可以將短路回路先斷開，關斷時，短路回路閉合，并且電源的非理想性，存在電源內阻，電流源又必須通路，從能耗的角度上講也不適合此應用。

在此選用直流電壓源對發光二極管端進行供電，之后涉及到電壓源大小的選擇，像貨幣的面額一樣電源不可能將每種大小的電源都設計出來，在實際應用中主要規格有3.3V，5V，12V，24V，48V直流電壓源，由于二極管的導通壓降已經有3.3V，有考慮到減少功耗，這里選擇5V直流電壓源。

限流電阻阻值及其功率

回路電流 i=10mA，發光二極管正向導通壓降為3.3V，電壓源為5V，可以得到限流電阻的阻值為170歐，功率為0.017W。

5V直流電壓源的獲得

這里選用LM7805穩壓模塊，發光二極管端的回路如下圖所示

在Vin上電壓選取的范圍是12-25伏之間，選取一般常用的電壓12伏和24伏，以24伏計算LM7805功率為0.2W，可以保證工作時不發熱，如果穩壓模塊的壓差過大則使得功率較大而發熱，可以采取散熱處理，或者使用多個穩壓模塊，由多個穩壓模塊組成的電壓源的工作電流還是負載電流。

發光二極管回路的電源濾波

電壓源濾波處理：5V電源的電壓有紋波，相當于將電容看成一個水缸，帶有脈動的電壓對電容充電，電壓減少時由于電容可以補償電壓下降而造成的波動，從而減少脈動的紋波，通常該電容是電解電容，對于小電壓源一般不會產生浪涌電壓即dU/dt很大的情況，則不需要在電解電容邊上接瓷片電容，去除浪涌。 對于電解電容的電容計算：C=IL/（？U×f_充 ），之后的濾波電容計算是按照最初電源的頻率計算，經過整流橋之后倍頻，計算值加以一定余量。

濾波電容如下圖所示

整流橋電源：

整流橋作為電源輸入時，對于含有大電容的濾波（且沒有負載時）的整流橋正負極之間的電壓有效值為1.414Uin，在濾波電容后接入負載時電容進行充放電使得電壓有所下降。增加瓷片電容濾去浪涌電壓（利用電容兩端的電壓不可突變的性質）保證后面電路的工作的安全性，一般為104瓷片電容即可。整流橋輸出的直流電壓為24V，輸出整流橋的交流輸入為AC16V，AC16V由220交流輸入經變壓后通過接線端子接入發管二極管驅動電路。

主電路由下圖所示

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模塊參數計算及其選型封裝

整流橋模塊

1. 整流橋二極管所能承受的反向電壓（根號二倍 的電容電壓）

2. 整流橋每只二極管流過的平均電流

限流電阻模塊

可選的封裝形式是直插式和貼片式，對貼片式的封裝也有不同類型對應著不同的功率，先確定電阻是直插式還是貼片式，最后根據功率選擇對應的封裝形式（留一定余量）。

濾波電容模塊

濾波電容的C相當于水缸的底面積，Q相當于水的體積，U相當于水缸的高度，電容后的負載電路需要向電容抽取電流也就是抽取電荷（相當于水缸中的水），導致水缸高度U下降，同時電壓源對電容充電補充水缸高度（條件是電壓源電壓在瞬態大于電容電壓才能將電荷注入電容），故紋波的產生是必然的，但是可以通過高頻充電和增大C減小紋波。如果沒有濾波電容，脈動電壓直接供給負載，會造成電壓的不穩定，影響工作，濾波穩定了電壓的同時間接保證電流的穩定。

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