文章目录

• ▌01 LED灯带光敏感器
• • • 1.为什么使用LED灯带作为光敏感器?
    • 2.几款LED灯排
    • 3.测量项目
• ▌02 LED灯带测量
• • • 1.LED灯带2
    • • （1）基本结构
      • （2）电路成分
      • （3）LED基本参数
      • （4）测量电流放大波形
    • 2.LED灯带3
    • • （1）基本参数
      • （2）测量放大电流波形
    • 3.LED灯带4
    • • （1）基本特性
      • （2）点亮串联
• ※ 实验结论 ※
• • • 1.基本结论
    • 2.用作光电检测

 

▌01 LED灯带光敏感器

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1.为什么使用LED灯带作为光敏感器?

使用LED灯带作为光电传感器起源于以下前期工作，对于使用LED来作为 全国大学生智能车竞赛 中计时系统的车模通过检测器。

• 测试各种型号LED的反向光敏电流与光伏信号
• 几款表贴LED反向电流特性
• 对于来自范兵提供光电检测带模块解析
• 可否使用串联LED（或者光敏LED）来制作光电检测板？
• 表贴光电池 FU-NJL6402R-2 的特性

通过前期测试，确定了以下几点应用LED进行光电检测指导意见：

• LED的颜色： 通过实验发现，无论是光伏效应，还是反向光敏电流效应，都是黄色LED最为敏感。下图是来自于 The Forward Voltages of Different LEDs 中关于不同颜色的LED对应的前向导通电压与材料。但是为什么黄色（或者橘黄色）LED具有很大的光敏系数，的机理不得而知。

^{▲ 不同颜色的LED以及对应的前向电压与材料}

• 放大LED反向电流： 使用达林顿管（ h F E ≥ 40000 h_{FE} \ge 40000 hFE​≥40000）来放大微弱的反向光敏电流。

^{▲ LED内部结构与工作原理}

由于应用在智能车竞赛中，需要检测车模是否在赛道上通过，因此需要对于赛道上一个横截面进行检测是否有车模压过，并由其引起光线的变化来测量是否有车模通过。因此需要在赛道上部署一条线上，间隔小于3厘米（车模轮胎宽度）一排LED（光电传感器）来检测。使用 LED灯带 可以满足LED检测排列要求。

2.几款LED灯排

下面表格给出了几款在TB购买到的LED灯带的相关信息。

【表1-1 LED灯带】

序号	型号	URL	Price	图片
LED灯带1	2835双排金黄光灯带220v超高亮	黄金灯光带	¥4.05
LED灯带2	超亮220V硬灯条LED长条型灯带	超亮220V硬灯条LED	¥12.8
LED灯带3	led灯带12V 5050贴片	led灯带12V 5050	¥1.84
LED灯带4	顶灯led灯条改造光源	吸顶灯led灯条	¥0.3×20=13
LED灯带5	低压12v高亮2000K金黄光	低压12v高亮2000K	¥9.0

现在除了LED灯带1,5，也就是黄金眼色的其它三个LED灯带都到了。下面对其进行检测测量。

3.测量项目

• 灯带的基本机械结构
• 灯带的电气结构
• 灯带反向电流测量

 

▌02 LED灯带测量

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1.LED灯带2

（1）基本结构

灯带机械结构：

长度：480mm
宽度：12mm
LED灯珠个数：72，串联
LED灯珠分布范围：443mm

^{▲ 灯带的外观结构}

灯带的基本结构包括双面贴、铝基带、热名热缩管等。

^{▲ 灯带的基本结构}

（2）电路成分

灯带是可以直接连接220V，所以它电路上两头具有两个器件：

• 整流桥： 具有一个整流桥电路；
• 线性LED驱动： PT4515 单端式线性LED驱动芯片

^{▲ PT4515典型 应用电路}

实际RC参数：

电阻： R=16Ω
电容：C=10nF

下图是PT4515的内部功能模块。

^{▲ PT4515内部电路}

（3）LED基本参数

• 表面封装颜色： 黄色
• 点亮LED颜色： 白色

^{▲ 表贴的LED}

（4）测量电流放大波形

使用在 几款表贴LED反向电流特性 对于LED反向电流放大电路（使用Darlington三极管 SCP-13）来放大LED的反向光敏电流。

使用示波器读取T1（SCP-13）集电极的电压波形。

^{▲ 测量波形电流放大电路}

测试电路在面包板临时搭建。

^{▲ 面包板上的测量电路}

下图显示了在桌面照明情况下，对于的SCP-13集电极的电压波形。

如果将LED灯带翻过来，下面的波形消失，这说明这个波形信号是由桌面上方的灯光引起的。

^{▲ SCP-13集电极的电压波形}

如果使用手直接遮挡灯带上面的灯光的时候，对应的信号出现跳变。

只有当手遮挡靠近等待一端LED时候，才能够引起波形减小。而对应的另外一端则所产生的变化效果比较弱。

这说明现在灯带上的LED对于反向电流影响的效果不同位置影响的效果不同。

^{▲ 使用手遮挡等待上方的光引起的T1集电极电压波形变化}

另外，使用改锥触碰灯带的铝基板也会引起电压波形变化很大。

2.LED灯带3

（1）基本参数

在施加超过10V的电压的时候，灯带逐步发出白色的灯光。

^{▲ 被点亮的3M的灯带}

灯带是由若干段的基本单元组成。每个单元是由三个LED和一个限流电阻组成。这些单元从电气上是并联在一起的。

^{▲ 由三个LED和一个电阻组成的基本组件}

下面是对应的基本单元的电路图。

^{▲ 基本的发光单元}

（2）测量放大电流波形

使用和上面相同的达林顿管相同的电路，对于LED的反相电流进行放大。通过测量集电极上的电压波形反映了反相电流的波形。

在桌面上，可以测量得到的电流波形如下图所示：

^{▲ 达林顿管集电极电压波形}

这说明，桌面上的亮度波形出现了50Hz的波动关系。

3.LED灯带4

（1）基本特性

LED灯带是由若干段相互等价的小段组成。每一段的LED都是相互并联的白色LED，总数5个。

通过3V左右可以同时将5个并联的ED同时点亮。

（2）点亮串联

点亮每一段的LED需要3V左右。如果将其中一段中的焊锡小焊盘使用焊锡短接的，就可以将此节之前的LED串联在一起。

^{▲ 标准的一段LED}

比如将第11节对应的短路，则前面11节串联。需要大约3V×11=33V可以将灯带点亮。

由于这个灯带没有限流电阻，所以如果供电电源没有限流的话， 很容易将该灯带烧掉 。

 

※ 实验结论 ※

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1.基本结论

根据前面测量，研究三类灯带的基本结构。

对于使用220V供电的灯带，它具有数量众多的LED串联，并配有整流桥以及限流集成芯片。为了散热，它使用了铝基板材提供整体散热。

对于使用低压供电的LED，它们是由若干段标准小段LED经过并联而成。在手边的灯带包括有两类，一类是由限流电阻，一类是没有限流电阻的。

由于购买到的灯带大都是白色LED，反向电流不敏感。使用SCP-13达林顿管进行放大时，集电极的电阻使用100kΩ，可以观察到桌面的灯光的50Hz的波动。

2.用作光电检测

用作光电检测的LED灯带从本质上将应该是使用全串联的形式。如果使用分段相同并串联的结构，则会降低检测灵敏度的。

由于购买到的是白色LED，由于他们的光电系数小，所以不太适合用作光电检测的传感器。

最后等待所购买到的LED灯带1，LED灯带5这类黄色LED灯带，到货之后再进行相应的实验。

 

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■ 相关文献链接:

• 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
• 测试各种型号LED的反向光敏电流与光伏信号
• 几款表贴LED反向电流特性
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• 表贴光电池 FU-NJL6402R-2 的特性
• The Forward Voltages of Different LEDs
• LED灯带
• 黄金灯光带
• 超亮220V硬灯条LED
• led灯带12V 5050
• 吸顶灯led灯条
• 低压12v高亮2000K
• PT4515 单端式线性LED驱动芯片

标签：LED,波形,灯带,测量,反向,几款,电流
来源： https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/115999529