LED在照明應(yīng)用中教學(xué)教材

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED在照明應(yīng)用中-24粒LED節(jié)能燈制作及原理（北京貝蒂納數(shù)碼科技有限公司）24顆LED的白色節(jié)能燈套件，雖然功率因數(shù)低點只有3.3左右,但是非常適合電子愛好者或者學(xué)校開展勞技、興趣小組、電子技能訓(xùn)練等活動，不但能鍛煉并提高動手能力，而且還能強化解決實際問題的能力，同時還能獲得一盞非常實用的LED節(jié)能燈。目前白色LED發(fā)光效率已經(jīng)突破120LM/W，是白熾燈15LM/W的8倍，是熒光燈50LM/W的2倍多。LED的光譜中沒有紫外線和紅外線成分，所以不會發(fā)熱，不產(chǎn)生有害輻射。而且LED的光通量半衰期大于

2、5萬小時，可以正常使用20年，器件壽命一般都在10萬小時以上，是熒光燈壽命的10倍，是白熾燈的100倍，所以基本不會損壞，這種燈具具有非常好的節(jié)能長壽命特性，隨著白色LED價格的不斷降低，LED照明燈不但在節(jié)日彩燈裝飾中廣泛應(yīng)用，而且逐步延伸到路面照明、民用照明等低照度要求的領(lǐng)域，全面進入實用化，并且在環(huán)保方面廢棄物可以回收，沒有熒光燈的貢污染問題，是國家重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)項目。LED技術(shù)已經(jīng)真真切切地來到我們身前，在舉世矚目的奧運會上，無論是開幕式上神奇的畫卷和畫布，還是水立方游泳館外表那變換莫測的七彩幻光，還是大量演員身上通體發(fā)出的神奇光芒，甚至是恰如銀河般并緩緩升起的奧運五環(huán)，無不都是LED

3、技術(shù)的全面應(yīng)用。LED節(jié)能燈采用典型的交流電容降壓恒流電路供電，我們這里的幾款LED套件非常適合學(xué)校批量采購后給學(xué)生進行電子制作，提高動手能力，可以供老師下載打印后分給每個同學(xué)制作時進行參考。清單如下：1、25顆散光型白色高亮度LED2、塑料外殼、羅口燈座、均光板各一塊3、400V/0.33UF降壓電容一個4、100V/4.7UF濾波電容一個5、集成整流橋一個6、1M高壓泄放電阻一個7、100歐姆限流保護電阻一個8、電源板PCB一片9、LED燈板PCB一片這是最近改版后的24白色LED交流節(jié)能燈的電路圖，我們將24個LED全部串連，這樣燈的功耗能降低到2.4W左右更加節(jié)能，而且整個電路分成電源

4、板和LED燈板兩塊，很好地降低制作難度。首先可以焊接LED燈板部分，制作前先用繪圖橡皮將LED的所有焊盤仔細擦磨一遍，這樣可以清除PCB上的氧化層，確保焊接可靠！將白色LED按照PCB上標注的極性仔細插入PCB，注意：引腳長的那根腳插入PCB上標有“”的孔中，千萬不能插反！在焊接LED時請一定要選用不漏電的30W尖頭電烙鐵焊接，可以先焊好LED的一個引腳觀察LED的位置，如果不正可以融化焊錫時扶正，確認位置正確后焊接另一個引腳。焊接要干脆果斷，焊接時間不能過長，應(yīng)控制在2秒以內(nèi)，否則LED有可能被焊壞！我們特地多提供了一顆LED，就是防止初學(xué)者意外損壞時可以替換?？梢韵群附觾?nèi)圈的LED，再焊接

5、外圈的LED，PCB的正面采用鍍銀工藝，可以有效地反射光線，提高亮度，焊接完成后請仔細檢查是否有虛焊？是否有橋搭短路？LED是否在同一平面上？是否有多余的焊錫球散落在PCB上？焊接完成后從LED燈板上的A、B處用軟導(dǎo)線引出，接下來我們可以焊接電源板。根據(jù)上圖焊接整流橋和4.7UF/100V的濾波電容，注意：電解電容、整流橋是有極性的，一定要按照我們圖片的方向進行焊接。（PCB正面白色的絲印V+V-是錯誤的，請不要被誤導(dǎo)）焊接完成后將電源板的A、B兩處焊盤用絕緣軟導(dǎo)線焊接好LED燈板的A、B兩處焊盤。從電源板上標有“交流入”的兩處焊盤處引出兩根軟線，一根和外殼焊接，另一根和中心電極焊接，焊接點如

6、上圖紅色箭頭位置。最后熱溶膠分別固定羅口燈座、電源板、LED燈板和均光板，防止晃動和意外短路。做好的LED燈不但很輕不容易摔壞，而且亮度相當于5W的節(jié)能燈還很漂亮哦！制作注意事項：請仔細多次核對后通電試驗，注意人身安全，謹防觸電！常見故障：因為這款燈的LED數(shù)量眾多，很容易因為其中一個LED損壞或者LED管腳和PCB焊接不良造成全部不亮，所以制作成功的關(guān)鍵還是在焊接LED時務(wù)必認真仔細！排查的方法如下：用萬用表直流250V電壓檔測量每個LED兩端的電壓，（測量時千萬注意安全，此時整個電路板和交流市電沒有隔離，觸碰板上零件有觸電危險！）如果發(fā)現(xiàn)某個LED兩端的電壓異常大，說明開路點就在附近（如L

7、ED裝反、LED管芯開路、LED焊盤齊根處PCB短路、LED虛焊等等）最有效的辦法就是用直流電壓試通電點亮LED測試，先徹底斷開交流電源！然后如用10V左右的直流電壓，4個LED串連后通電測試，可以快速判斷出故障。最容易出現(xiàn)的錯誤：1、LED引腳和PCB接觸不良2、LED被插反極性3、LED焊接時間過長損壞4、電阻或者其他元件接錯。全套散件11一個清單如下：1、紅色、藍色、綠色高亮度LED各4顆2、塑料外殼、羅口燈座、均光板各一塊3、400V/0.33UF降壓電容一個4、25V/47UF濾波電容一個5、6.3V/1W穩(wěn)壓二極管一個6、730K高壓泄放電阻一個7、100歐姆限流保護電阻一個8、集

8、成整流橋一個9、82K(823）貼片電阻一個10、控制電路板一片，上面幫定有控制LED的集成電路（圓形黑膠部分）12LED節(jié)日彩色節(jié)能燈是一種新型燈具，耗電非常省小于3W，能自動不斷變化燈光顏色，紅、藍、綠三種顏色不斷漸變，互相混合會產(chǎn)生奇異的燈光效果，是節(jié)日裝飾、生日聚會、西餐館、咖啡廳、快餐店輕松浪漫氣氛襯托的理想選擇，并且被廣泛用于城市燈光點綴、河岸亮化、建筑物輪廓勾勒的環(huán)境工程中，它的超低耗能非常迎合當前社會提倡節(jié)能減排的環(huán)保理念。對于希望DIY動手組裝彩燈的客戶只要仔細下面的制作過程就一定能成功！首先需要將不同顏色的發(fā)光管區(qū)分出來，不同顏色的LED工作特性是不同的，紅色LED端電壓在

9、1.5V時能微亮，2V時較亮，藍色和綠色LED端電壓在2.2V時微亮，2.5V時較亮，如果貿(mào)然用高電壓去點亮LED極有可能燒毀，我們可以用3V直流電源（2節(jié)電池）串連一個100歐姆電阻（套件內(nèi)的藍色電阻）逐個點亮LED，然后把三種顏色的LED分開放好。請一定要選用不漏電的30W尖頭電烙鐵焊接，注意焊接要干脆果斷，焊接時間不能過長，控制在2秒以內(nèi)，否則LED有可能被焊壞！焊接時必須注意LED的極性，引腳長的那根插入PCB上標有的孔中，千萬不能插反！焊接技巧：先點焊一下一根LED的引腳，然后融化焊錫，將LED緊貼PCB并扶正，再焊接另一根引腳，再剪掉多余的引腳。紅色的四個LED必須焊接到板子的中間

10、（我們按紅色LED設(shè)計工作電流的）藍色和綠色采用間隔的方式焊接在周圍，見上圖。然后焊接82K(823)貼片電阻，上圖紅色箭頭位置，先焊接貼片電阻的一端，扶正位置后焊接另外一端，焊接完成后用數(shù)字萬用表測量電阻應(yīng)該在60K左右，注意貼片電阻下面還有一根引線，可以測量一下是否有短路？現(xiàn)在我們可以進行一次測試，見上圖，紅線接56V直流電壓，黑線接負極，這時LED彩燈應(yīng)該能正常工作了，這說明直流部分一切正常啦！現(xiàn)在我們要焊接交流電容降壓電源部分，注意上圖中的穩(wěn)壓二極管、濾波電解電容和整流橋是有極性的，請仔細對照圖片焊接不要搞錯！最后上圖黑色引線接220V交流電即可工作了，接通交流電源時請注意人身安全。將

11、羅口燈座用熱溶膠固定在外殼上，引出的兩根導(dǎo)線一根和外殼焊接，另一根和中心電極焊接，焊接點如上圖紅色箭頭位置。60粒LED燈實測耗電4.4W燈頭接口:標準E27螺紋接口燈的顏色:白色散光型工作電流:60MA工作電壓:220V交流發(fā)光亮度:超高亮，相當于15W節(jié)能燈亮度發(fā)光角度:110135度這是采用60個高亮度白色散光型LED制作的220V交流節(jié)能燈，直徑76毫米高65毫米，比前面的24LED亮度提高很多，24LED的亮度一般適合如：走廊、小夜燈等低照度的場合，60LED可以適合如：衛(wèi)生間、車庫、儲藏室、走廊等場合。60個LED分R、G、B三路并聯(lián)，每路20只LED串連，通過典型的交流電容降壓恒

12、流電路供電，制作60LED燈的要點和24LED相同，一定要看清LED的極性！焊接前先用繪圖橡皮仔細擦磨一次LED的所有焊盤，可以清除PCB上的氧化層，確保焊接可靠！焊接LED的時間不能過長！上圖中顯示的紅色75V穩(wěn)壓二極管現(xiàn)在已經(jīng)不用了，但是圖中GND端需要將R、G、B三個焊點短路連接起來，它分別是三路LED的負端。根據(jù)上圖焊接整流橋和4.7UF/100V的濾波電容，極性不要搞錯（PCB正面白色的絲印V+V-是錯誤的，請不要被誤導(dǎo)），仔細多次核對后通電試驗，注意人身安全，謹防觸電！本電路屬于典型的電容降壓恒流電路，所以在沒接通負載（LED燈）時不能通電！否則會損壞濾波電容等器件！焊接完成后必須

13、用熱溶膠等固定電路板和連線，防止短路和斷線！常見故障：因為這款燈的LED數(shù)量眾多，很容易因為其中一個LED損壞或者和PCB接觸不良造成一路LED都不亮，如果三路LED中都有故障就會造成全部LED都不亮，進而因為負載空載引起穩(wěn)壓管過載燒毀，所以制作成功的關(guān)鍵還是在焊接LED時務(wù)必認真仔細！如果一但出現(xiàn)一路LED不亮的故障，可以把這路的LED都做上記號，然后順著PCB走線幾個LED一組加直流電測試點亮（如用10V的直流電，4個LED串連后通電測試，測試時務(wù)必斷開交流電源，注意人身安全）最容易出現(xiàn)的錯誤：1、LED引腳和PCB接觸不良2、LED被插反極性3、LED焊接時間過長損壞4、穩(wěn)壓管接反5、電

14、阻或者其他元件接反。60粒LED材料清單如下：全套散件1、60顆暖白色高亮度散光型LED2、塑料外殼、羅口燈座、燈板和電源板各一塊3、400V/0.68UF降壓電容一個4、100V/4.7UF濾波電容一個5、600V0.5A整流橋堆一只6、750K高壓泄放電阻一個7、100歐姆限流保護電阻一個38個LED的直流12V聚光型白色節(jié)能燈這是采用38個LED高亮度白色聚光型LED制作的直流12V節(jié)能燈，主要應(yīng)用領(lǐng)域是車輛上如：轉(zhuǎn)向警示燈、防追尾燈、頻閃燈等領(lǐng)域，這種燈的優(yōu)點是亮度高，因為是點光源發(fā)光強度大，非常醒目，在道路上可以在很遠就能發(fā)現(xiàn)，并且LED燈允許快速開關(guān)，所以非常適合做成頻閃燈、閃爍燈

15、等用途。特別是隨著電動車的普及，LED燈已經(jīng)變成首選，甚至可以替代大燈,亮度比原車的要要醒目,并且非常省電，只有2W多。燈頭接口:標準E27螺紋接口（千萬不要直接接到220V交流電源上?。舻念伾?白色聚光型工作電流:20MA工作電壓:12V發(fā)光亮度:超高亮發(fā)光角度:2535度38個LED的直流12V散光型白色節(jié)能燈這是采用38個LED高亮度白色散光型LED制作的直流12V節(jié)能燈，主要應(yīng)用領(lǐng)域是太陽能照明、應(yīng)急照明、道路施工警示、車用照明等場合，一般來說用于照明等場合應(yīng)該選用散光類型的，聚光型LED前面有透明聚酯形成聚光透鏡，而散光型就沒有，所以發(fā)光角度大光照均勻。LED燈最大的優(yōu)點就是省電，

16、尤其是對于蓄電池系統(tǒng)來說非常重要。燈頭接口:標準E27螺紋接口（千萬不要直接接到220V交流電源上?。舻念伾?白色散光型工作電流:20MA工作電壓:12V發(fā)光亮度:超高亮發(fā)光角度:110135度關(guān)于白色LED燈使用效果的一些說明：首先白色LED燈并不是適合任何場合的，因為LED燈的整體亮度是沒法和熒光燈比的，LED燈屬于極小的點發(fā)光，通常還有聚光透鏡，而熒光燈管是類似的面發(fā)光，所以LED燈只能照亮前方一個特定的區(qū)域，如果要獲得像熒光燈一樣的大區(qū)域照明效果，就需要非常多的LED，從而使成本過高，無法普及推廣。其次所謂的白色LED實際上都是藍色LED再激發(fā)黃色熒光粉后混合成白色光線的，所以光譜要

17、比自然光要窄很多，表現(xiàn)為顯色性比較差，因此白色LED是不適合用來看書寫字的，我們的燈主要是用于走廊、衛(wèi)生間、小夜燈等低照度照明場所應(yīng)用，為了降低成本我們的24LED燈的LED沒有經(jīng)過嚴格分色，所以允許存在一定的色差。白色LED燈最大的優(yōu)點是省電，單個24LED燈開著都不足以讓2(4)A或者更大安培的電度表轉(zhuǎn)動，所以相當于免費使用，而且只要不是頻繁開關(guān)，故障率極低照明用電節(jié)能最好的方法是使用LED節(jié)能燈，LED節(jié)能燈不但節(jié)能，而且有壽命長等優(yōu)點，深受人們歡迎！至此我們?yōu)榇蠹医榻BLED節(jié)能燈制作過程，希望大家可以在制作的同時，也節(jié)約點能源，少付點電費。LED節(jié)能燈電路原理圖點亮后的效果，還不錯吧p

18、圖1是一款LED燈杯的實用電路圖,該燈使用220V電源供電,220V交流電經(jīng)C1降壓電容降壓后經(jīng)全橋整流再通過C2濾波后經(jīng)限流電阻R3給串聯(lián)的38顆LED提供恒流電源.LED的額定電流為20mA,但是我們在制作節(jié)能燈的時候要考慮很多方面的因素對LED的影響,包括光衰和發(fā)熱的問題,我們在做這種燈的時候因為LED的安裝密度比較高,熱量不容易散出,LED的溫度對光衰和壽命影響很大,如果散熱不好很容易產(chǎn)生光衰,因為LED的特性是溫度升高電流就會增大,所以一般在做大功率照明時散熱的問題是最重要的,將影響到LED的穩(wěn)定性,小功率一般都采取自散熱方式,所以在電路設(shè)計時電流不宜過大.圖中R1是保護電阻,R2是電容C1的卸放電阻,R3是限流電阻防止電壓升高和溫度升高LED的電流增大,C2是濾波電容,實際在LED電路中可以不用濾