关于LED选型参数及12v直接驱动

本文探讨了12V电源直接驱动LED的可行性,解释了如何通过串联电阻来限制电流,确保LED正常工作。以蓝色LED为例,详细计算了限流电阻的值,并介绍了LED的基本参数,如正向电压、正向电流和发光强度。

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首先,说一个问题,12V直接可以串电阻驱动一个发光二极管吗??

各种颜色的小功率LED灯珠,其最大工作电流一般为20mA,实际取值5~15mA即可。对于红色小功率LED,其正向压降为1.6~2V,绿色的一般在1.8~2.4V,蓝色和白色的则为3~3.3V。假设用12V电源驱动一个蓝色灯珠,其工作电流取9mA,则限流电阻R=(12V-3V)/9mA=1KΩ,式中的3V为蓝色灯珠的正向压降。

选型了款LED,但在驱动时还是遇到些问题。亮度达不到明明是三色灯,但只看到红色。参数如下图:选择的是国星光电的3535MWAP.

IF:指正向电流,指LED工作时的电流。 一般普通发光二极管的工作电流很小,只有10mA-45mA。在电压增加时,电流会有很大程度的上升,所以一般发光二极管都串接有保护电阻。
 

λD:指波长。

由不同材料制成的管芯可以发出不同的颜色。即使同一种材料,通过改变掺入杂质的种类或浓度,者改变材料的组份,也可以得到不同的发光颜色。下表是不同颜色的LED所使用的发光材料。

发光颜色使用材料波长
普通红GaP700
高亮红GaAsP630
超亮红GaAlAs660
超亮红AlGaInP625-640
普通绿GaP565-572
高亮绿AlGaInP572
超高亮绿InGaNg505-540
普通黄GaAsP590-610
超亮黄AlGaInP590-610

IV:光强

一光源在单位立体角内所发出的光通量称为该光源的光强I。发光强度的单位是坎德拉(cd)常用毫坎德拉(mcd), 一单位立体角内发出一流明的光称为一坎德拉。坎德拉是一个光源在给定方向上的发光强度。

VF:正向电压

正向电压指LED通过的正向电流为规定值时,正、负极之间产生的电压降,用符号VF表示。我司常用的贴片发光二极管正向电压为2.0V-3.5V,超过了正常工作电压,二极管可能被击穿。此外,在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。

实测正向压降只有1点几伏,所以造成发光不正确。

View angle:视角

在发光强度分布图形中,发光强度等于最大强度一半构成的角度称为半值角。如图<5>所示。图中,沿LED法向为机械轴方向,最大发光强度方向为光轴方向,机械轴与光轴之间的夹角成为偏差角。芯片的厚度、封装模条的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都对半值角的大小有直接影响。制造中,可以根据客户要求,通过选取不同的材料及选用不同的封装尺寸来得到不同大小的半值角。
 
从发光强度角分布图来分有三类:
a高指向性,一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
b标准型,通常作指示灯用,其半值角为20°~45°。
c散射型,这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大。

 

 

 

<think>好的,用户需要设计一个使用20V三极管驱动LED的电路。首先,我得确定用户的需求是什么。他们提到使用20V的三极管,可能是指三极管的集电极-发射极电压(Vceo)需要至少20V,因为LED通常的工作电压较低,但可能在电源电压较高的情况下需要驱动。比如,如果电源是12V或者更高的电压,三极管需要能够承受这样的电压而不被击穿。 接下来,我需要回忆三极管作为开关的应用。根据引用[1]和[2],三极管在饱和区时作为开关使用,这时候基极电流足够大,使得集电极电流最大,压降最小。对于NPN和PNP两种类型,控制信号的高低电平与LED的亮灭关系不同。用户可能需要的电路需要兼容20V的电源,所以三极管的耐压必须足够,比如选择Vceo≥20V的型号,如S8050(NPN,Vceo=25V)或S8550(PNP,Vceo=25V)。 然后,考虑LED的限流电阻计算。假设LED工作电流是10-20mA正向压降约为2V。当电源电压20V时,限流电阻需要承受的电压20V减去三极管的饱和压降(约0.2V)和LED的压降(2V),即17.8V。电阻值R = V/I,假设电流为15mA,则R≈17.8V /0.015A≈1186Ω,取1.2kΩ的标准值。 基极电阻的选择也很重要,要确保三极管进入饱和状态。假设三极管的β(直流电流增益)为100,集电极电流15mA,基极电流至少需要15mA /100=0.15mA。但实际中可能需要更大的基极电流,比如0.5mA到1mA,以确保饱和。假设控制信号电压为5V(如单片机IO口),基极-发射极压降0.7V,电阻R=(5V-0.7V)/0.5mA≈8.6kΩ,取10kΩ。 用户可能需要电路原理图,所以需要画出NPN和PNP两种配置,并说明高低电平的控制逻辑。同时,要提醒用户注意三极管的功耗,尤其是在高电压下,虽然作为开关功耗较低,但需确认三极管的最大集电极电流是否符合要求。另外,如果电源电压确实高达20V,可能需要检查LED的耐压是否足够,或者是否有其他保护措施,比如并联稳压二极管防止反向电压击穿。 可能用户的应用场景是使用较高电压电源驱动多个LED,或者需要长距离传输时使用较高电压降低电流损耗。需要确保整个电路的元件参数合适,比如电阻的功率,三极管的封装是否适合散热等。 最后,根据引用[2]中的例子,用户可能希望看到具体的元件型号和参数计算,以及实际应用中的注意事项。比如,如何选择基极电阻,限流电阻的计算,以及高低电平如何控制LED的开关状态。同时,提醒用户在实际制作电路时进行测试,确保三极管工作在饱和区,避免线性区导致过热。</think>### 20V三极管驱动LED灯电路设计方案 #### 1. 设计原理 三极管驱动LED的核心是将其作为开关使用,通过控制基极电流使三极管工作在**饱和区**(导通)或**截止区**(关断)[^1]。若三极管耐压为20V(如型号S8050/S8550),可支持较高电压LED驱动场景(例如12V或24V电源系统)。 #### 2. 电路方案 ##### (1) **NPN三极管驱动电路** ![NPN驱动电路](https://via.placeholder.com/300x150.png?text=NPN+LED+Circuit) - **元件参数** - 三极管:耐压≥20V(如S8050,$V_{CEO}=25V$) - 限流电阻:$R_{LED} = \frac{V_{CC} - V_{LED} - V_{CE(sat)}}}{I_{LED}}$ 假设$V_{CC}=20V$,$V_{LED}=2V$,$I_{LED}=15mA$,$V_{CE(sat)}=0.2V$: $$ R_{LED} = \frac{20V - 2V - 0.2V}{0.015A} \approx 1.2kΩ $$ - 基极电阻:$R_B = \frac{V_{Ctrl} - V_{BE}}{I_B}$ 若控制信号$V_{Ctrl}=5V$,$V_{BE}=0.7V$,要求$I_B \geq \frac{I_C}{\beta}$(β取100): $$ R_B \leq \frac{5V - 0.7V}{0.15mA} \approx 28.7kΩ \quad (\text{取10kΩ以留裕量}) $$ - **控制逻辑** - 控制信号高电平(5V)→ 三极管导通 → LED亮 - 控制信号低电平(0V)→ 三极管截止 → LED灭 ##### (2) **PNP三极管驱动电路** ![PNP驱动电路](https://via.placeholder.com/300x150.png?text=PNP+LED+Circuit) - **元件参数** - 三极管:耐压≥20V(如S8550,$V_{CEO}=25V$) - 限流电阻:计算方式与NPN电路相同 - 基极电阻:$R_B = \frac{V_{CC} - V_{Ctrl} - V_{EB}}{I_B}$ - **控制逻辑** - 控制信号低电平(0V)→ 三极管导通 → LED亮 - 控制信号高电平(5V)→ 三极管截止 → LED灭 #### 3. 注意事项 1. **三极管选型**:需确保$V_{CEO} > V_{CC}$(如20V电源需选25V耐压型号)[^2] 2. **散热设计**:若驱动电流LED(如>50mA),需计算三极管功耗$P = I_C \cdot V_{CE}$ 3. **反向保护**:建议并联反向二极管(如1N4148)防止LED反向击穿 #### 4. 参考电路图 ```plaintext NPN电路: VCC(20V) → R_LEDLED → NPN集电极 ↑ 控制信号 → R_B → NPN基极 NPN发射极 → GND PNP电路: VCC(20V) → PNP发射极 PNP集电极 → R_LEDLED → GND 控制信号 → R_B → PNP基极 ```
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