LEDDIY基础教程

一、LED发光二极管的关键参数

LED发光二极管(这里特指功率在0.06W左右的小功率发光二极管,中功率或大功率LED不在讨论范围,但本文依然有参考价值)从DIY设计角度来讲,最关键的参数只有二个,即Vf正向电压、If正向电流。基本上,Vf为2-3.6V,If为10-30mA。不同色温,不同档次的LED灯珠参数会在此范围内变化。白光/蓝光/绿光草帽LED灯珠的Vf正向电压值为3.0-3.4V,按3V取值。红光/黄光草帽LED灯珠的Vf正向电压值为2.0-2.2V,按2V取值。食人鱼也按以上电压计算。If正向电流则尽量控制在20mA以内。过高的电压、过大的电流将会大大缩短LED灯珠的寿命,甚至损坏LED灯珠。

*小知识:LED发光二极管按功率大小分为小功率LED(0.06W,0.2W以下),中功率LED(0.5W,0.2-1W之间),大功率LED(1W,1W以上)

*小知识:电流大小单位的换算:1000mA=1A

mA毫安,A安培

二、LED DIY的电学基础

1、并联与串联

并联、串联是连接元件的基本方式。

将各个元件(如电阻、电容、电感等)逐个顺次首尾成串相连接的电路叫串联电路。串联电路中通过各个元件的电流相等。

将各个元件“首首相接,尾尾相连”并列地连在电路两点之间,则电路就是并联电路。并联电路中的各个元件电压相等

并联:http://baike.baidu.com/view/356699.htm

串联:http://baike.baidu.com/view/659543.htm

2、LED的串联与并联

LED灯珠的串联

输入电压随着LED灯珠的数量增多而增大,整个电路的电流与通过每个灯珠的电流都相同。 图例中3只白光LED灯珠串联,则输入电压可以到3*3V=9V。假设If=20mA,则整个电路的电流也是20mA。

LED灯珠的并联

输入电压就是LED灯珠的Vf正向电压,而整个电路的电流则是通过每个灯珠的电流之和。 图例中3只白光LED灯珠并联,则输入电压还是Vf=3V。整个电路的电流则为

3*20mA=60mA。

3、电阻的串联与并联

电阻常用的参数是电阻值与电阻功率。LED DIY中因阻值或功率原因,会对电阻进行串联或并联,以适应电路实际需要。

串联电阻的阻值计算:

R串=R1+R2+R3+...+Rn

总阻值等于每个电阻值之和。

并联电阻的阻值计算:

1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+...+1/Rn

总阻值的倒数等于每个电阻的阻值倒数之和。

对于n个阻值相同的电阻串联和并联,公式就简化为R串=n*R和R并=R/n

图例中:3个阻值150欧的电阻串联,则总阻值为R串=3*150欧=450欧

3个阻值150欧的电阻并联,则总阻值为R并=150欧/3=50欧

*小知识:色环电阻的识别

http://baike.baidu.com/view/2821107.htm

带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数;第三环代表倍率;第四环代表误差。 棕1,红2,橙3,黄4,绿5,蓝6,紫7,灰8,白9,黑0。

第四环颜色所代表的误差,即:金色为5%;银色为10%;无色为20%

比如:色环分别为棕、绿、棕、金,表示阻值为15*10^1=150欧,误差为5%

4、欧姆定律

欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。

I=U/R

物理学家欧姆与欧姆定律的详细介绍,请参见百度百科

http://baike.baidu.com/view/19469.htm

http://baike.baidu.com/view/9273.htm

LED DIY中可用欧姆定律来计算限流电阻的阻值。

LED限流电阻=(输入电压-串联灯珠数量*Vf正向电压)/If正向电流

3V白光灯珠是不能直接接入12V电压的!

图例中,3颗白光灯珠串联使用,则接入的限流电阻为:

R=U/I=(12V-3颗*3V)/20mA=3/0.02A=150欧

如果是3颗红光灯珠串联接12V电压,则电阻为300欧:

R=(12V-3颗*2V)/0.02A=300欧

三、LED DIY的实例

LED DIY实战训练一:USB小灯

目前,使用USB接口的设备很多,利用USB接口获取5V电压,在LED DIY中是一种很实用的电源解决方法。

经查资料并对照实物验证。

标准的USB公头

1:红色 VCC+

2:白色 data-

3:绿色 data+

4:黑色 GND(地线)

接1颗3V白光LED灯珠,限流电阻取R=(5-1*3)/0.02=100欧

使用材料:

1、LED模组用长条形灯板 *1片

2、限流电阻100欧 *1只

3、白光LED灯珠 *1只

4、USB数据线 *1条

5、没有吸盘的GPS支架,废物利用当作灯台

以及:彩色大吸管/热熔胶/扎带或胶带等辅助材料

*后来,我想到用报废的USB鼠标改装最方便,特别是半透明的USB鼠标。

制作好的模型(比较粗糙,用彩色的大吸管包装一下,就会漂亮很多。美化工作请大家创意吧)

在黑黑的夜里,一点点亮光都会让人感觉特别温暖。

LED DIY实战训练二:手机锂电版小夜灯

家里的旧手机有不少,手机闲置后,手机电池、手机充电器也“退休”了。 我们可以用手机电池或手机充电器为LED灯珠提供电力。

一般来讲,锂电池电压为3.7V,手机充电器的电压为4.2V,大家可根据情况计算出相应的电阻来。

这回来点黄光,嘿嘿。

R=(3.7-1*2)/0.02=85欧。实际取值100欧,电流I=(3.7-2)/100=0.017A=17mA

当限流电阻取100欧时,也可以直接使用4.2V当电源,此时电流22mA,未超出30mA,在可承受范围内。

当1颗灯珠亮度不够时,请用并联的方法,加入更多的灯珠。

使用材料: 1、灯珠若干

2、配套限流电阻若干

LED DIY实战训练三:12V装饰灯条

12V装饰灯条采用标准LED模组尺寸设计,可以DIY出不同颜色的效果,用来装饰电脑机箱、自行车、书柜、鞋柜、门框等多种场合。

限流电阻使用情况:白光/蓝光3串,150欧;红光/黄光3串,300欧。

使用材料:

1、12V LED模组长条形灯板若干 2、灯珠若干

3、配套限流电阻若干

红光与黄光的效果

*扩展:电瓶车上使用

48V输入电压,可以用15颗3V白光灯珠串联,再串联电阻150欧的方式进行设计。

LED DIY实战训练四:成人版小夜灯 称之为成人版,主要是涉及到220V电压,从安全考虑,建议成年人或在成年人指导下制作。 这个小夜灯实际上就是利用我们最早开发的DIY套件,结合我们的奇思妙想,来制作的一款个性化灯具。

使用材料:

1、LED套件 *1套(灯珠数量1-38颗都行,灯珠越多亮度越高,光色白/蓝/红/黄光可选) 2、E27灯座 *1只

3、普通电线 *1-2米,按需购买

4、插头 *1只 (开关可选。2-3-4项材料可在五金店购买。) 5、饮料瓶 *1只

(身边的材料,随意选择。个人推荐用白色半透明的瓶子,能形成磨砂灯罩的效果。我使用的是一种乳酸菌饮品的瓶子。)

使用工具:

剪刀、螺丝刀、烙铁与焊锡、热熔胶及其它,如色笔等,依创意而定。

这是我制作的,使用28珠的白光效果,照亮小桌子够用了。

一、LED发光二极管的关键参数

LED发光二极管(这里特指功率在0.06W左右的小功率发光二极管,中功率或大功率LED不在讨论范围,但本文依然有参考价值)从DIY设计角度来讲,最关键的参数只有二个,即Vf正向电压、If正向电流。基本上,Vf为2-3.6V,If为10-30mA。不同色温,不同档次的LED灯珠参数会在此范围内变化。白光/蓝光/绿光草帽LED灯珠的Vf正向电压值为3.0-3.4V,按3V取值。红光/黄光草帽LED灯珠的Vf正向电压值为2.0-2.2V,按2V取值。食人鱼也按以上电压计算。If正向电流则尽量控制在20mA以内。过高的电压、过大的电流将会大大缩短LED灯珠的寿命,甚至损坏LED灯珠。

*小知识:LED发光二极管按功率大小分为小功率LED(0.06W,0.2W以下),中功率LED(0.5W,0.2-1W之间),大功率LED(1W,1W以上)

*小知识:电流大小单位的换算:1000mA=1A

mA毫安,A安培

二、LED DIY的电学基础

1、并联与串联

并联、串联是连接元件的基本方式。

将各个元件(如电阻、电容、电感等)逐个顺次首尾成串相连接的电路叫串联电路。串联电路中通过各个元件的电流相等。

将各个元件“首首相接,尾尾相连”并列地连在电路两点之间,则电路就是并联电路。并联电路中的各个元件电压相等

并联:http://baike.baidu.com/view/356699.htm

串联:http://baike.baidu.com/view/659543.htm

2、LED的串联与并联

LED灯珠的串联

输入电压随着LED灯珠的数量增多而增大,整个电路的电流与通过每个灯珠的电流都相同。 图例中3只白光LED灯珠串联,则输入电压可以到3*3V=9V。假设If=20mA,则整个电路的电流也是20mA。

LED灯珠的并联

输入电压就是LED灯珠的Vf正向电压,而整个电路的电流则是通过每个灯珠的电流之和。 图例中3只白光LED灯珠并联,则输入电压还是Vf=3V。整个电路的电流则为

3*20mA=60mA。

3、电阻的串联与并联

电阻常用的参数是电阻值与电阻功率。LED DIY中因阻值或功率原因,会对电阻进行串联或并联,以适应电路实际需要。

串联电阻的阻值计算:

R串=R1+R2+R3+...+Rn

总阻值等于每个电阻值之和。

并联电阻的阻值计算:

1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+...+1/Rn

总阻值的倒数等于每个电阻的阻值倒数之和。

对于n个阻值相同的电阻串联和并联,公式就简化为R串=n*R和R并=R/n

图例中:3个阻值150欧的电阻串联,则总阻值为R串=3*150欧=450欧

3个阻值150欧的电阻并联,则总阻值为R并=150欧/3=50欧

*小知识:色环电阻的识别

http://baike.baidu.com/view/2821107.htm

带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数;第三环代表倍率;第四环代表误差。 棕1,红2,橙3,黄4,绿5,蓝6,紫7,灰8,白9,黑0。

第四环颜色所代表的误差,即:金色为5%;银色为10%;无色为20%

比如:色环分别为棕、绿、棕、金,表示阻值为15*10^1=150欧,误差为5%

4、欧姆定律

欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。

I=U/R

物理学家欧姆与欧姆定律的详细介绍,请参见百度百科

http://baike.baidu.com/view/19469.htm

http://baike.baidu.com/view/9273.htm

LED DIY中可用欧姆定律来计算限流电阻的阻值。

LED限流电阻=(输入电压-串联灯珠数量*Vf正向电压)/If正向电流

3V白光灯珠是不能直接接入12V电压的!

图例中,3颗白光灯珠串联使用,则接入的限流电阻为:

R=U/I=(12V-3颗*3V)/20mA=3/0.02A=150欧

如果是3颗红光灯珠串联接12V电压,则电阻为300欧:

R=(12V-3颗*2V)/0.02A=300欧

三、LED DIY的实例

LED DIY实战训练一:USB小灯

目前,使用USB接口的设备很多,利用USB接口获取5V电压,在LED DIY中是一种很实用的电源解决方法。

经查资料并对照实物验证。

标准的USB公头

1:红色 VCC+

2:白色 data-

3:绿色 data+

4:黑色 GND(地线)

接1颗3V白光LED灯珠,限流电阻取R=(5-1*3)/0.02=100欧

使用材料:

1、LED模组用长条形灯板 *1片

2、限流电阻100欧 *1只

3、白光LED灯珠 *1只

4、USB数据线 *1条

5、没有吸盘的GPS支架,废物利用当作灯台

以及:彩色大吸管/热熔胶/扎带或胶带等辅助材料

*后来,我想到用报废的USB鼠标改装最方便,特别是半透明的USB鼠标。

制作好的模型(比较粗糙,用彩色的大吸管包装一下,就会漂亮很多。美化工作请大家创意吧)

在黑黑的夜里,一点点亮光都会让人感觉特别温暖。

LED DIY实战训练二:手机锂电版小夜灯

家里的旧手机有不少,手机闲置后,手机电池、手机充电器也“退休”了。 我们可以用手机电池或手机充电器为LED灯珠提供电力。

一般来讲,锂电池电压为3.7V,手机充电器的电压为4.2V,大家可根据情况计算出相应的电阻来。

这回来点黄光,嘿嘿。

R=(3.7-1*2)/0.02=85欧。实际取值100欧,电流I=(3.7-2)/100=0.017A=17mA

当限流电阻取100欧时,也可以直接使用4.2V当电源,此时电流22mA,未超出30mA,在可承受范围内。

当1颗灯珠亮度不够时,请用并联的方法,加入更多的灯珠。

使用材料: 1、灯珠若干

2、配套限流电阻若干

LED DIY实战训练三:12V装饰灯条

12V装饰灯条采用标准LED模组尺寸设计,可以DIY出不同颜色的效果,用来装饰电脑机箱、自行车、书柜、鞋柜、门框等多种场合。

限流电阻使用情况:白光/蓝光3串,150欧;红光/黄光3串,300欧。

使用材料:

1、12V LED模组长条形灯板若干 2、灯珠若干

3、配套限流电阻若干

红光与黄光的效果

*扩展:电瓶车上使用

48V输入电压,可以用15颗3V白光灯珠串联,再串联电阻150欧的方式进行设计。

LED DIY实战训练四:成人版小夜灯 称之为成人版,主要是涉及到220V电压,从安全考虑,建议成年人或在成年人指导下制作。 这个小夜灯实际上就是利用我们最早开发的DIY套件,结合我们的奇思妙想,来制作的一款个性化灯具。

使用材料:

1、LED套件 *1套(灯珠数量1-38颗都行,灯珠越多亮度越高,光色白/蓝/红/黄光可选) 2、E27灯座 *1只

3、普通电线 *1-2米,按需购买

4、插头 *1只 (开关可选。2-3-4项材料可在五金店购买。) 5、饮料瓶 *1只

(身边的材料,随意选择。个人推荐用白色半透明的瓶子,能形成磨砂灯罩的效果。我使用的是一种乳酸菌饮品的瓶子。)

使用工具:

剪刀、螺丝刀、烙铁与焊锡、热熔胶及其它,如色笔等,依创意而定。

这是我制作的,使用28珠的白光效果,照亮小桌子够用了。


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