LED 指示燈可以在絕大部分的電子設(shè)備和儀器設(shè)備中看到，隨著LED 技術(shù)日益成熟，LED指示燈也逐漸廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，用作照明和指示燈。要想深入了解LED指示燈，不僅需要了解LED的一些基本知識(shí)，還要了解LED的性能指標(biāo)，因?yàn)長(zhǎng)ED性能指標(biāo)是整個(gè)LED指示燈的核心部分。
LED 指示燈關(guān)鍵參數(shù)
1、LED指示燈顏色：LED指示燈顏色是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，是每一個(gè)LED指示燈產(chǎn)品都必須標(biāo)明。目前LED指示燈的顏色主要有紅色、綠色、藍(lán)色、青色、黃色、白色、暖白、琥珀色等。
2、LED指示燈電流：LED的正向電流（If）大多約20mA，LED的發(fā)光強(qiáng)度僅在一定范圍內(nèi)與If成正比，當(dāng)If＞20mA時(shí)，亮度的增強(qiáng)已經(jīng)無(wú)法用內(nèi)眼分出來(lái)。因此，LED的工作電流一般選在17-19mA左右比較合理。隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率的LED也不斷出現(xiàn)，如0.5W LED（If=150mA），1W LED（If=350mA），3W LED（If=750mA）等。
3、LED電壓：通常指LED正向電壓（Vf），就是說(shuō)LED的正極接電源正極，負(fù)極接電源負(fù)極。電壓與顏色有關(guān)系，紅、黃、黃綠的電壓是1.8-2.4V之間。白、藍(lán)、翠綠的電壓是3.0-3.6V之間，要注意就是同一批生產(chǎn)出的LED正向電壓也會(huì)有一些差異，同時(shí)在外界溫度升高時(shí)，Vf將會(huì)下降。
4、LED的反向電壓（VRm）：允許增加的最大反向電壓。超過(guò)此數(shù)值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。
5、LED的色溫： 色溫是表示光線中包含顏色成分的一個(gè)計(jì)量單位。從理論上說(shuō)，黑體溫度指絕對(duì)黑體從絕對(duì)零度（－273℃）開(kāi)始加溫后所呈現(xiàn)的顏色。黑體在受熱后，逐漸由黑變紅，轉(zhuǎn)黃，發(fā)白，最后發(fā)出藍(lán)色光。當(dāng)加熱到一定的溫度，黑體發(fā)出的光所含的光譜成分，就稱(chēng)為這一溫度下的色溫，計(jì)量單位為“K”（開(kāi)爾文）。
光源色溫不同，光色也不同，帶來(lái)的感覺(jué)也不相同：
<3000K | 溫暖（帶紅的白色） | 穩(wěn)重、溫暖 |
3000－5000K | 中間（白色） | 爽快 |
>5000K | 清涼型（帶藍(lán)的白色） | 冷 |
6、LED波長(zhǎng)：峰值波長(zhǎng)&主波長(zhǎng)。人眼能看到的光和機(jī)器能看到的光線不完全一致。所以有兩個(gè)波長(zhǎng)指標(biāo)來(lái)表示：主波長(zhǎng)、峰值波長(zhǎng)。
- 峰值波長(zhǎng)：光譜發(fā)光強(qiáng)度或輻射功率最大處所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
- 主波長(zhǎng)：眼睛能看到光源發(fā)出的主要光的顏色所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為主波長(zhǎng)
一般來(lái)說(shuō)這個(gè)兩個(gè)參數(shù)差別不大。選擇時(shí)主要看應(yīng)用場(chǎng)合。如果是用在光學(xué)儀器上的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候儀器需要識(shí)別波長(zhǎng)，選擇時(shí)應(yīng)該以峰值波長(zhǎng)為準(zhǔn)。如果是用在指示的方面，因?yàn)榻邮苷呤侨耍嗟膽?yīng)考慮主波長(zhǎng)。
顏色和波長(zhǎng)。顏色和波長(zhǎng)是一一對(duì)應(yīng)的。如果選料的時(shí)候想找與之前顏色一樣的 LED 替代料。可以直接比較波長(zhǎng)這個(gè)參數(shù)。如果波長(zhǎng)一致，顏色也是一致的。下面是常用顏色對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍。
紅（Red）：R（610nm-640nm）
黃（Yellow）：Y（580nm-595nm）
藍(lán)（Blue）：B（455nm-490nm）
綠（Green）：G（501nm-540nm）
紫（Purple）：P（380nm-410nm）
7、LED的發(fā)光強(qiáng)度（I、Intensity）：?jiǎn)挝豢驳吕碿d。光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的（發(fā)）光強(qiáng)（度），發(fā)光強(qiáng)度是針對(duì)點(diǎn)光源而言的，或者發(fā)光體的大小與照射距離相比比較小的場(chǎng)合。這個(gè)量是表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會(huì)聚能力的。可以說(shuō)，發(fā)光強(qiáng)度就是描述了光源到底有多“亮”，因?yàn)樗枪夤β逝c會(huì)聚能力的一個(gè)共同的描述。發(fā)光強(qiáng)度越大，光源看起來(lái)就越亮，同時(shí)在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮，因此，早些時(shí)候描述手電都用這個(gè)參數(shù)。現(xiàn)在LED也用這個(gè)單位來(lái)描述，比如某LED是15000的，單位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。 之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd來(lái)表示，是因?yàn)橐郧白钤鏛ED比較暗，比如1984年標(biāo)準(zhǔn)5mm的LED其發(fā)光強(qiáng)度才0.005cd，因此才用mcd表示。
8、LED光通量（F，F(xiàn)lux）：?jiǎn)挝涣髅鳎磍m。光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光量稱(chēng)為光源的發(fā)光通量。同樣，這個(gè)量是對(duì)光源而言，是描述光源發(fā)光總量的大小的，與光功率等價(jià)。光源的光通量越大，則發(fā)出的光線越多。
9、LED光照度（E，Illuminance）：?jiǎn)挝焕湛怂辜磍x（以前叫l(wèi)ux）。1流明的光通量均勻分布在1平方米表面上所產(chǎn)生的光照度。
10、顯色性：光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱(chēng)為顯色性，也就是顏色逼真的程度；光源的顯色性是由顯色指數(shù)來(lái)表明，它表示物體在光下顏色比基準(zhǔn)光（太陽(yáng)光）照明時(shí)顏色的偏離，能較全面反映光源的顏色特性。顯色性高的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好，我們所見(jiàn)到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較差，我們所見(jiàn)到的顏色偏差也較大。國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽(yáng)的顯色指數(shù)定為100，各類(lèi)光源的顯色指數(shù)各不相同，如：高壓鈉燈顯色指數(shù) Ra=23，熒光燈管顯色指數(shù)Ra=60—90。
● 顯色分兩種：
- 忠實(shí)顯色：能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來(lái)的顏色需使用顯色指數(shù)（Ra）高的光源，其數(shù)值接近100，顯色性最好。
- 效果顯色：要鮮明地強(qiáng)調(diào)特定色彩，表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來(lái)加強(qiáng)顯色效果。
11、眩光：視野內(nèi)有亮度極高的物體或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比，則可以造成視覺(jué)不舒適稱(chēng)為眩光，眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素。
12、LED的使用壽命：LED在一般說(shuō)明中，都是可以使用50，000小時(shí)以上，還有一些生產(chǎn)商宣稱(chēng)其LED可以運(yùn)作100，000小時(shí)左右。這方面主要的問(wèn)題是，LED并不是簡(jiǎn)單的不再運(yùn)作而已，它的額定使用壽命不能用傳統(tǒng)燈具的衡量方法來(lái)計(jì)算。有預(yù)測(cè)表明，高質(zhì)量LED在經(jīng)過(guò)50，000小時(shí)的持續(xù)運(yùn)作后，還能維持初始燈光亮度的60%以上。假定LED已達(dá)到其額定的使用壽命，實(shí)際上它可能還在發(fā)光，只不過(guò)燈光非常微弱罷了。要想延長(zhǎng)LED的使用壽命，就有必要降低或完全驅(qū)散LED芯片產(chǎn)生的熱能。熱能是LED停止運(yùn)作的主要原因。
13、LED發(fā)光角度：二極管發(fā)光角度也就是其光線散射角度，主要靠二極管生產(chǎn)時(shí)加散射劑來(lái)控制，有三大類(lèi)：
（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。發(fā)光角度5°—20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。
（2）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其發(fā)光角度為20°-45°。
（3）散射型。這是視角較大的指示燈，發(fā)光角度為45°-90°或更大，散射劑的量較大。
14、LED 封裝：
封裝主要分為兩種：貼片和直插。
LED 設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例
下面是一個(gè)最簡(jiǎn)單的 LED 指示燈設(shè)計(jì)實(shí)例。我們拿（QTB QBLP631-AG）舉一個(gè)例子：LED 前向電壓 Vf 2.0V，LED 正向電流 20mA。想實(shí)現(xiàn)一個(gè)亮度可調(diào)的 LED 指示燈。有要一個(gè) 5V 的電壓源/電池，要求 LED 正向電流在 10mA 到 20mA 之間變化。
然后串聯(lián)一個(gè)的可調(diào)電阻。當(dāng)電流 20mA，此時(shí) LED 亮度最大，此時(shí)電阻=(5V-2V) /20mA=150Ω。當(dāng)電流 10mA 時(shí)，電阻=(5V-2V) /10mA=300Ω，此時(shí) LED 亮度減弱到最亮?xí)r的一半。下圖為電路圖。
■ LED 調(diào)光設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的大功率 LED 照明可能會(huì)采用到三端雙向可控硅（TRIAC）。TRIAC 調(diào)光之前多用于白熾燈和鹵素?zé)粽{(diào)光。當(dāng)傳統(tǒng)白熾燈和鹵素?zé)羰褂?LED 替換時(shí)，TRIAC 調(diào)光具有一定的兼容性。這種方案經(jīng)常用在家用照明解決方案之中。
TRIAC 可以看成是由兩個(gè)可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier）反向并聯(lián)。當(dāng)沒(méi)有電流時(shí)，可控硅整流器會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。當(dāng)門(mén)極（Gate）給一個(gè)觸發(fā)電流，可控硅整流器再次打開(kāi)。通過(guò)電容電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制門(mén)極的電流便能實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
LED 實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于一些高質(zhì)量高可靠性的 LED 應(yīng)用，很多會(huì)采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）。PWM 控制廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。
人眼在頻率達(dá)到 100Hz 的時(shí)候就已經(jīng)難以察覺(jué)明顯的明暗變化了。利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制。微處理器輸出一定頻率的方波，通過(guò)調(diào)整高電平和低電平的占空比，即可實(shí)現(xiàn) LED 燈亮度控制。PWM 控制中，電壓一般使用數(shù)據(jù)手冊(cè)中標(biāo)明的正向電壓。
下圖顯示了三種不同的脈沖類(lèi)型。脈沖持續(xù)時(shí)間 Tp，脈沖周期 T, 占空比 D(D=Tp/T)。調(diào)整占空比即可調(diào)整 LED 的亮度。如下圖第一個(gè)脈沖波形使 LED 中等亮度發(fā)光。中間脈沖波形使 LED 亮度發(fā)光較暗。最下面脈沖波形使 LED 亮度發(fā)光較亮。
經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
在做 LED 指示燈的選型設(shè)計(jì)時(shí)，壽險(xiǎn)要正確選擇 LED 指示燈時(shí)，需要考慮關(guān)鍵參數(shù)有：
■ 波長(zhǎng)：波長(zhǎng)與顏色對(duì)應(yīng)
■ 發(fā)光強(qiáng)度：同樣輻射強(qiáng)度的 LED，我們會(huì)感覺(jué)紅光比綠光會(huì)亮很多。
■ 正向電壓，正向電流：與驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)相關(guān)
在 LED 指示燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，主要的設(shè)計(jì)考量包括：
■ 簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案，串聯(lián)一個(gè)電阻電源既可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光
■ 對(duì)于傳統(tǒng)家用照明可以考慮 TRIAC 調(diào)光。
■ 對(duì)于一些高質(zhì)量高可靠性的 LED 應(yīng)用，可以采用 PWM 控制
