工程師經驗之發(fā)光二極管常見問題集錦

問題一：在電路設計時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，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會更亮，而實際測試結果是15mA以后光通量增長很厲害，20mA以后幾乎沒有見長，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：20mA工作了一個月，衰減只有5%，現在還有95%的光通量，30mA的工作到19天的時候，光通量就只有50%了。可以這樣認為，一只在正常條件下可工作10萬小時的白光LED，在大電流下使用，壽命只有600小時！LED在一般說明中，都是可以使用50,000小時以上，還有一些生產商宣稱其LED可以運作100,000小時左右，但這并不能保證LED產品也可以使用如此之久。錯誤的操作及工序就可以輕易地“毀掉”LED，LED會隨著時間的流逝而逐漸退化，有預測表明，高質量LED在經過50,000小時的持續(xù)運作后，還能維持初始燈光亮度的60%以上。要想延長LED的使用壽命，就有必要降低或完全驅散LED芯片產生的熱能。熱能是LED停止運作的主要原因。

問題二：為什么我們看到的白光LED發(fā)出光的顏色總會有些偏藍或偏黃？這是由于白光的LED，本來就是在發(fā)射藍光的1nGaN基料上覆蓋轉換材料熒光粉，這種材料在受到藍光激勵時會發(fā)出黃光。于是得到藍光和黃光的混合物，在肉眼看來就是白光。看看白色LED的發(fā)射譜線就知道，它有兩個峰值，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，因為LED的特點是只發(fā)射一個波長的單彩色光，而真正的白色光需要多色彩光譜合成。由于工藝關系，包括十多元進口的LED，也有這個問題，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。

問題三：設計時LED采用并聯接法好還是采用串聯接法好？LED采用并或串聯接法，主要應該根據電源盒電路的形式及要求決定。并聯或串聯接法各有它們的優(yōu)缺點。并聯接法只需要在每個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LED的亮度一致。如果流過每個LED的偏置電流大小不同，則它們的亮度也不同，從而導致整個光源亮度不均勻。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。采用串聯接法本質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采用并聯接法時，由于電路的總電流是各個LED電流之和，所以要求電源要能供給足夠大的電流。另外，采用串聯接法的電路，當其中一只LED斷路時整串的LED都不亮；但當其中一只LED短路時其他LED都還能亮。采用并聯接法的電路，當其中一只LED斷路時其它的LED都還能亮；但當其中一只LED短路時則整個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接法的電路較有優(yōu)勢。

我們在實際運用中常采用串并聯形成的LED陣列，這樣可以克服或減小上述單個LED斷路或短路造成整串LED不亮或對整個電路和電源的影響。所謂串并聯就是先用少量LED串聯再串鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，再將若干條支路并聯組成“支路組”。此外，還能采用串并串形式，就是在已組成的“支路組”的基礎上，再將若干“支路組”串聯構成整個燈具電路，此種接法不僅縮小了一只LED故障時的影響面，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，又可以將燈具設計的更緊湊。問題四：我們在實際設計時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。所以在使用時必須根據各種管子的工作電壓，所串聯或并聯的管子數量也必須相應改變，或者改變所串聯的限流電阻的阻值，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，嚴重的甚至可能燒毀LED。當使用紅色或黃色LED時，則所串聯的LED數量應該增加，或串聯的限流電阻應該加大；當使用藍色或綠色LED時，一般只調整限流電阻的阻值就可以了。

問題五：一般來說針對于聚光型LED與散光型LED有什么不同？如何選用？聚光型LED的發(fā)光強度數值很高，因為它的光線是經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)光強度數值較低，它的發(fā)光角度大，可達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所標亮度值一般都較低，但實際上它們發(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合，因此，要根據具體的情況進行選擇，以達到最好的照明效果。

問題六：電源工程師如何處理電路裝好通電時燈不亮的問題？應該如何檢查？這要根據具體電路做具體分析。但原因大多數都是LED在裝接前沒有進行檢測或裝焊過程中不小心接錯了LED的正負極性，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，特別是缺少焊接經驗的新手最容易發(fā)生此問題，其次是電烙鐵功率過大過熱或焊接時間過長而把管子燙壞了，還有可能是電烙鐵漏電造成LED擊穿短路。還有就是驅動電路的部分接錯或沒焊好，一些電路也有可能是該調整的元件數值沒調整好。當電路裝好通電前應該先仔細檢查核對無誤后再通電，如果通電時燈不亮應該立即關閉電源，然后再進行檢查，不能帶電敲打電路板試圖查找故障，特別是采用220V電源的電路更應該如此。

另一方面如果是接有濾波電容的電路，首先還應該用螺絲刀或導線把濾波電容的兩腳短路放電后再進行檢查，這一步驟非常重要！因為濾波電容上殘存有電源電壓1.4倍以上的高電壓(如220V電源時可高達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!檢查已經裝焊在電路板上的LED，應該先認清LED管身缺口的負極標記，檢查各LED極性是否錯接，然后再用兩只電池串聯后引出正負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。對驅動電路的檢查，應該根據電路圖仔細核對電路是否接錯，特別注意檢查整流橋(長腳的是正極輸出，其對角是負極輸出，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極)，還有檢查晶體三極管或穩(wěn)壓集成電路的三個電極是否錯接等。