DIY, LED 新手變高手

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發表於 2006-7-18 10:49 | 只看該作者

II.實戰篇

一個 LED 半成品, 經電腦的4pins大頭取電.

上圖的白色半透明接頭,右手邊的黃色是駁去電腦機箱火牛取 12V, 中間的兩條黑色是0V, 左手邊的紅色是 5V, 看清楚,長長的幼細紅,黑是分別聯到 4pins大頭的黃黑, 代表12V 跟 0V

概念實際化
圖示1:
從4 pin接頭取+5V的的實物接駁示範
黑色線:0V,
紅色線:5V

用以增加LED數目, 用並聯方式實物接駁示範

圖示2:
從4 pin接頭取+12V 的實物接駁示範
黑色線:0V,
黃色線:12V

用以增加LED數目, 用並聯方式,實物接駁示範

圖示3
“鴨記”揾到半成品，用起上來非常方便．　
長型pcb ，用12V, 並聯多組LED

圓型 pcb 用5v並聯並聯多組LED

反轉了圓型 pcb

簡單查看pcb…背電的線路　對照了pcb 上有印 +ve, -ve, 紅色是連到+ve, 黑色是連到 –ve

但, 清楚看得見黃色線路是沒有連上 +ve/ -ve, 跟腳位, +ve 比-ve 的多, 所以黃色線路應是 –ve,

只要焊接好, 再把黃色線路焊接到黑色線路就大功告成

5V 並聯線路完成圖, 最好在pcb上寫下5v, 方便下次使用

這個完成品，因錯誤輸入 12V, 全部LED 燒光了,真是賠了夫人又折兵………（＞＜）…………….

再接再厲
吸收了第一次失敗的經驗，只焊上其一組LED. 今次用了平價的普通LED作試驗品．總算是成功了．

並聯的12V, 共 12粒 LED 超光LED,...開...動！

[ 本帖最後由 dino_lo 於 2008-7-9 13:27 編輯 ]

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發表於 2006-7-18 11:16 | 只看該作者

III. LED電路基礎, 電路認識

首先要講下歐姆定律(Ohm’s law)先,玩電子野一定要知的基本知識

V=IR
I=V/R
R=V/I
當中 V 是電壓,單位是伏特(voltage),簡稱都是 V
而 I 就是電流,單位是安培(ampere),簡稱是 A
最後是 R 電阻,單位是歐姆(ohm),簡稱都是 ohm

以下電路的數據演示,用了電路軟件減去了計算的步驟..

Micro-Cap 8 :
http://www.spectrum-soft.com/demo.shtm

Eagle :
ftp://ftp.cadsoft.de/eagle/progr ... -win-eng-4.16r1.exe

串連電路 (serial circuit)

藍色框是代表電流
紅色框是代表電壓

由此圖可以看到總電壓是每個零件間不相同的電壓相加得來的
12v = 6.022v + 4.015v + 2.007v

但電流無論經過多少零件,始終是相同

所以串連電路會攤分供電電壓

並聯電路 (parallel circuit)

藍色框是代表電流
紅色框是代表電壓

並聯電路與串連電路的性質相反

由此圖可以看到總電流是所有分支電流相加而得來的
48.768mA = 22.2mA + 26.568mA

所以並聯電路會攤分供電電流

應用1:如何用 5v 來點亮 LED ?

如果是超光LED,一般會消耗 3v 電壓

而點亮LED所需的電流建議用 20mA(=20/1000)最為適合

我們現在已經知道電壓同電流,只差電阻
究竟用咩數值的電阻最好呢 ? 用歐姆定律的 R=V/I 計下先 :
R=(供應電壓-LED消耗電壓)/LED所需電流

R=(5v-3v)/0.02A
R=2v/0.02A
R=100

原來用 100ohm 的電阻就可以了

如果你覺得一粒LED唔多夠用的話,可以用並聯方式將同樣的電路一邊接在 5v 端,另一邊接在 GND.下圖就加多左兩組

呢種駁發會用多左電流 :

I=(0.02A*並聯次數)
I=(0.02A*3)
I=0.06A (60mA)

應用2:如何用 12v 來點亮 LED ?

計算的方式與 5v 的大同小異.我們可以用串連的方法善用這個 12v.

R={供應電壓-(LED消耗電壓 * LED串連數目)}/LED所需電流
R={12v-(3v*3)}/0.02A
R={12v-9v}/0.02A
R=3v/0.02A
R=150

如果三粒LED都滿足唔到你的慾望的話,都可以用並聯方式去增加

上圖是我們電腦上較常用的方法

呢種駁法會用多左電流 :

I=(0.02A*並聯次數)
I=(0.02A*3)
I=0.06A (60mA)

反智:舉一反三

如果用一粒電阻分給多粒 LED 用

可行的, 但有一個潛伏性的缺點......

當三粒LED中,其中有一粒LED燒左或開路,會令另外兩粒LED承受比正常情況下更大的電流, 可能瞬間亦令另外兩粒LED亦告報銷,
LED $2 左右 @ 鴨記
電阻 $10/ 500枝 1/4W @ 華輝
買多支電阻比各分支的 LED 電路才合經濟原則.

進階電路計算演示.

串聯電阻計法 : Rt=R1+R2+R3+R4......+Rn

並聯電阻計法 : (1/Rt)=(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)+(1/R4)......+(1/Rn)

如果你只有 100ohm 的電阻,也可以利用電阻串並聯的方法得到 150ohm 的電阻

Rt=R1+{1/(1/R2+1/R3)}
Rt=100ohm+{1/(1/100ohm+1/100ohm)}
Rt=100ohm+{1/(0.01+0.01)}
Rt=100ohm+{1/0.02}
Rt=100ohm+50ohm
Rt=150ohm

同樣,如果你只有 150ohm 的電阻,也可以利用此方法得到 100ohm 的電阻

Rt=[1/{1/(R1+R2)}+{1/(R3+R4)}+{1/(R5+R6)}]
Rt=[1/{1/(150ohm+150ohm)}+{1/(150ohm+150ohm)}+{1/(150ohm+150ohm)}]
Rt=[1/{1/300}+{1/300}+{1/300}]
Rt=[1/{0.003+0.003+0.003}]
Rt=[1/0.009]

Rt=111(真實應該是100,因為算式中有無窮餘數)

[ 本帖最後由 dino_lo 於 2008-7-9 13:33 編輯 ]

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發表於 2006-7-18 11:16 | 只看該作者

IV. 電腦取電方法

打開電腦機箱

跟隨電腦火牛輸出的的各式各樣的低壓直流電,供電接線頭

接上cd-rom, 硬碟機的白色4pin大接頭, 接上磁碟機的白色4pin(細) 和主板上的白色ATX,20PIN接頭,

機箱內我們可以直接從供電給cd-rom 4pin 頭得到 5v,和12v 的電壓,只要用上基本工具,如剪鉗,

再應用一個一出二的接駁頭或者多出的 case fan 電源駁, 動手改裝就可以了.

一般的電腦火牛內的低壓供電電線,都會用不同的顏色,分別出不同的電壓,

黑色: 0V 基準電壓

紅色: 5V

黃色: 12v

等不同顏色去分別不同的電壓組合.再看一看大 4pin 供電頭的正面,

上方有兩個傾斜面,是防止反插的設計, 左手第一條是黃色,中間兩條是黑色,右手的是紅色.

如果要取+5v 電壓只要 “正” 駁去紅色線,”負”駁去黑色線,

同樣地,要取+12v 電壓, 只要 “正” 駁去紅色線,”負” 駁去黑色線,就是了.

我們還可以在機箱外部經主板接頭取電

PS/2　port, USB port 和game port,一般只可供應到5V,不超過1A的電流
現今主板上多數有4個以上的USB 接頭,兩前兩後,每一個usb port約可提供 500mA電流.

又或者用上近年出現的ac220v,轉去 dc usb 供電接頭的 “火牛”,以供應外部的 DIY 電路.

只要cut 開一條usb 延長,通常只要引出紅色+5v, 黑色0v, 另白色data-,綠色data+都是

在使用時一定要小心,操作時不要超過輸出的限制電流! 輕則電路不能正常,重則主板usb port/usb 火牛燒毀. 小心! 小心!

[ 本帖最後由 dino_lo 於 2008-7-9 13:40 編輯 ]

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發表於 2006-7-18 11:16 | 只看該作者

V. 電子元件簡介
Light Emitting Diode, LED

LED的電路圖符號

LED實物

給LED正向偏壓(陽極駁正電壓,陰極駁負電壓),當正向偏壓足夠大LED讓電流通過,當有足夠電流流過發光二極體,就可以亮起來了.

要正確分別有極性的元件,有句口訣”長正短負”今次都合用.

陽極:長腳或者入面細金屬頭,

陰極:短腳或者入面大金屬頭.

相片是一粒藍光LED,上方的是陽極,下方的是陰極

特性圖
節錄了一張LED的特性圖表(datasheet).為大家解說一吓主要的項目:

大家可以見到,是一粒SUPER BRIGHT RED 的LED.强光型.可長期使用電流為 20mA,光度為 600mcd

VF: 正向偏壓(陽極駁正,陰極駁負) 1.85V(Mam.2.5V),
IR最大反向漏電:10uA,
VR 可觝受的反向電壓(陽極駁負,陰極駁正) : 5v

最大正向電流:30mA, 用 PWM 控制時.01.ms的最大電流:155mA,焊接時間,離PCB 2mm,只有3秒

左圖:正向電壓 0-1.5V是不會有電流通過的. 1.8V有10mA,  1.85V有20mA, 1.9V有30mA之後是虛線…..不建議應用的區域.

右圖: 正向電流vs光度. 試想標準型的led 光度只有十幾mcd,10mA,如用此强光型作代替,只要用1.75v,5mA 就可以了,

不同LED 的粗略簡介

光度一般"普通"用途,如機箱,cd-rom,作顯示用的led基本有紅,黃,橙,綠常見外型有3mm,5mm,長方, 超光型還會有藍和白色.

普通 LED(標準型,强光型)

   正向電壓 1.8v~2.5v,10ma~20ma 最高30ma
   正向電流 10ma(20ma) 光度 mcd 10~(1000)
   反向電壓一般只有5v

超光型

      正向電壓 3v~5v,20ma~30ma,最高30ma
   正向電流 20ma 光度 mcd 2500 以上
   反向電壓一般只有5v

   以上只是好粗略咁分別一吓多種不同的led之中的,細功率的led,一般會在"鴨記"買到的大量生產的led 的粗略了,簡單化了的數據.廠家還會在兩腳的led型號上,加上雙色,例:正向供電出紅色,反向供電出綠色自閃,多彩自閃,多彩變色和可以直接用5v供電等特殊功能的LED.

在沒有datasheet,要求又不高,作為計算限流電阻的基礎,我們會假設

      普通型,10ma,2v電壓
      超光型,20ma,3v電壓

同時在不加電阻的情況下,用一粒3V的3202餅仔電,去點亮一粒不知是標準型,强光型,或超光型LED

只是短時測試,是可以的,如果用電池盒,用兩粒叉電才2.4v,有機會不能點亮,超光,自閃和多彩led.網友要留意!,

[ 本帖最後由 dino_lo 於 2008-7-9 13:49 編輯 ]

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發表於 2006-7-18 11:17 | 只看該作者

V. 電子元件簡介
電阻
符號

單位歐姆 (ohm ) Ω

實物

相片中的電阻只有換心原子筆的筆頭咁大.約2mm圓x10mm長,其餘銀色的是引線接腳

一般用途,低功率:,1/4W(0.25W)，1/8W(0.125W)

電阻的物料大致上有:

碳氧化物(carbon oxide film),外表印有四個色環,現今買到的多是5%誤差值.
金屬氧化物(metal oxide film,) 1%誤差值外表印有五個色環的.

以相片中的電阻為例：第一色環「橙」、第二色環「橙」、第三色環「棕」、第四色環是「金」. 查看下圖的色環對照表：「橙」代表3、「棕」代表10的一次方. 因此這個電阻的電阻值為33×101Ω=330Ω. 而誤差值就是 +/- 5 %.

單支計，5%誤差值的電阻,HK$0.3~0.5, 1%誤差值的電阻HK$0.5~1.0.

尚有 1/2W ,1W,2W的外型都是相似的只是尺寸再大點,電阻值最大去到１０M咁上下．

再大功率５ｗ１０ｗ，２０ｗ，多是低電阻值，所謂的水泥電阻

要計算電阻所虛耗的功率 (P)

P=VI
P=I²R
P=V²/R
Power,電功率,Wattage,單位; Watt (W)

以一個典型的LED電路.

例子1

經紅,黑線取電:5v,一粒電阻,一粒led, led 用2.2v,20ma
Molex 頭

電阻就要虛耗(5-2.2)=2.8V,
電流都是20ma
電阻值是2.8/20mA=140ohm.
電阻要虛耗VI=2.8X20mA=0.056w,
就算用1/16w電阻都.....ok!

例子2

經黃黒線要電:12V,一粒電阻,一粒led, led 用2.2v,20ma .
Molex 頭

電阻就要虛耗(12-2.2)9.8V,
電流都是20ma
電阻值是9.8/20ma=490ohm.
電阻要虛耗VI=9.8Vx20mA=0.196w,
咁就要用1/4w電阻了.

[ 本帖最後由 dino_lo 於 2008-7-9 13:52 編輯 ]

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發表於 2006-7-18 11:46 | 只看該作者

V. 電子元件簡介
整流二極管簡說.
例1N4001:

1N4001 的反向電壓,50V, 平均電流為1A ,短時間可觝受30A

正向的電壓降最少為0.6V, 正向電流為1A時約0.95V, 20 A時約1.4V

整流二極管,無論正向電壓,電流都比 LED 的數值大好多. 二極管家族中, 尚有其他成員,如可以作穩壓的然納二極管(ZENER DIODE)和快速開關二極管(FAST SWITCHING) ,以後的分享還有機會和大家加以說明.

[ 本帖最後由 dino_lo 於 2008-7-9 13:53 編輯 ]

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