LED循环灯的制作

LED循环灯的制作

夏晖

重庆工贸职业技术学院 重庆 408000

摘要：五光十色的霓虹灯让人眼花缭乱，赏心悦目。本文主要阐述了3组LED循环灯的工作原理，制作步骤，安装与调试，以及安装过程中的注意事项等。

关键词：LED 循环灯 工作原理 安装

高职教育是培养技能型人才的重要途径。高职教育的目标是培养应用型人才。高职教育越来越强调实践教学，把教学的重点放在培养学生的动手能力上来，倡导以实际工作任务为导向“做中学，学中做”的教学理念。因此，在《电工电子技术》这门课的教学中，在学习电子元器件的基本操作技术这部分内容时，我们重点安排了LED循环灯的制作。

1 LED概述

1.1 LED的发光原理

发光二极管简称LED，是一种固态的半导体器件，常用砷化镓，磷化镓等制成，它可以直接把电转化为光。它的基本结构是一块电致发光的半导体晶片，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以，LED的抗震性能好，半导晶体片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，在它里面电子占主导地位。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个PN结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成PN结构的材料决定的，它是直接把电能转换成光能的器件，没有热交换过程。

LED可做成数字，字符显示器件。单个PN结可以封装成发光二极管，多个PN结可以按分段式封装成半导体数码管，选择不同字段发光，可显示出不同的字形。

1.2 LED的特点

（1）体积小，重量轻，抗冲击

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻，抗冲击能力也很强。

（2）耗电量低

LED耗电非常低，工作电压为1.5 —3v，工作电流为几毫安到十几毫安。这就是说它消耗的电不超过0.1w.10mA下即可在室内得到适当的亮度。

（3）可通过调节电流（或电压）来对发光亮度进行调节。

（4）使用寿命长

在恰当的电流和电压下。LED的使用寿命可达10万小时。

（5）高亮度，低热量

（6）容易与集成电路配合使用

（7）环保

LED是由无毒的材料做成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。

（8）坚固耐用

LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED不易损坏。

2 3组LED循环灯的工作原理

本电路是由3只三极管组成的循环驱动电路。每当电源接通时3只三极管争先导通，但由于元器件存在差异。只会有一只三极管最先导通。假设VT1最先导通，则VT1集电极电压下降，使得电容C2的左端电压下降，接近0V。由于电容两端的电压不能突变，因此，此时VT2的基极也被拉到近似OV，VT2截上，VT2的集电极为高电压，故接在它上面的发光二极管LED5—LED8被点亮。此时VT2的高电压通过电容C3使VT3基极电压升高，VT3也将迅速导通，因此在这段时间里，VT1，VT3的集电极均为低电压，所以只有LED5—LED8被点亮，LED1—LED4，LED9—LED12熄灭。但随着电源通过电阻R3对C2的充电，VT2的基极电压逐渐升高，当超过0.7V时，VT2由截止状态变为导通状态，集电极电压下降，LED5—LED8熄灭。与此同时，VT2的集电极下降的电压通过电容C3使VT3的基极电压也降低，VT3由导通变为截止，VT3的集电极电压升高，LED9---LED12被点亮。接下来，电路按照上面叙述的过程循环，3组12只发光二极管便会被轮流点亮，这些LED被均匀的排列呈一个圆形，不断的循环发光，达到流动的效果。改变电容C1、C2、C3的容量可以改变循环速度，容量越小，循环速度越快。电源使用2节5号干电池即可。

电路图：

3 3组LED循环灯的制作与安装步骤

3组LED循环灯的安装归纳起来可以分为以下几步：

第一步：清点材料；第二步：发光二极管、三极管、电容、电阻的认识；第三部：焊接前的准备工作；第四步：元器件的焊接与安装。

3.1 清点材料

打开3组LED循环灯电路袋，按说明书上的元件清单一一对应清点，并记清每个元件的名称与外形，看是否差元器件。

零件1 电阻共6个（色环电阻）

470Ω 黄 紫 棕 3个

10 kΩ 棕 黑 橙 2个

9.1 kΩ 白 棕 红 1个

零件2 9013 三极管 3个

零件3 电容 3个 47uF 电解电容

零件4 发光二极管（LED灯） 12只

零件5 印刷电路板 1块

零件6 导线 2根

3.2 发光二极管 三极管 电容 电阻的认识

3.2.1 区分发光二极管的极性

发光二极管的极性判别可以以管脚和管子内部结构来判别，如果管脚不是被剪过的，目前普遍认为发光二极管的长管脚是正极，短管脚是负极。从管芯内部看，管芯是由大小瓣两部分组成，大瓣上有圆锥坑以便聚光提高亮度，中间通过一细金属线将两瓣连在一起，与管芯小瓣部分相连接的是长脚正极，与管芯大瓣部分相接是短脚负极。如果是高亮度白发红光￠5二极管，它的管脚以及管芯内部结构都与上述相反，即短脚是正极，长脚是负极。

3.2.2 区分三极管的管脚

选用万用表的欧姆档的R×100（或R×1k）挡，判断出三极管的基极、集电极、发射极。

3.2.3 区分电容的极性

（1）根据管脚长为正极，管脚短为负极来判断

（2）根据正接时漏电流小（阻值大），反接时漏电流大来判断，用万用表来测定。

3.3 焊接前的准备工作

元 件读数测量 去氧化层 元件弯制 元件插放 元件焊接

注意：

（1）清除元件表面的氧化层时，左手捏住电阻或其他元件的本体，右手用锯条轻刮元件脚的表面，左手慢慢地转动，直到氧化层全部去除。

（2）弯制元件脚时，用镊子夹住元件根部，大约1—2mm的地方，将元件脚弯制成形。

（3）电阻元件的插放有卧式插放和立式插放。

（4）电烙铁必须插在烙铁架中。

3.4 元器件的焊接与安装

手工焊接一般分四个步骤进行：准备焊接；加热焊接；清理焊接面；检查焊点。

手工焊接对焊点的要求：电连接性能良好；有一定的机械强度；光滑圆润。

4 3组LED循环灯制作的注意事项

4.1 焊接前元器件的检查

焊接前将所有元器件插入线路板中，对照电路图逐一进行检查，检查极性是否安错，顺

序、位置是否安错，待老师检查通过后，方可进行焊接，千万别安一个焊一个，这样容易出错。

4.2 合理布置元器件

电路中元器件布置原则是应充分考虑每个单元电路彼此之间的联系，电输入输出端的顺序来设置，元器件占之地方大小应心中有数，并兼顾上下左右，以防前紧后松或前松后紧。先考虑三极管所在位置，之后将其外围元器件尽量安排在周围。元器件间应留有一定距离，防止相互磁靠，造成干扰，短路或影响散热。

4.3 注意LED灯缺口位置

LED灯缺口位置要对准电路板的缺口位置，不要装反了，电路板中J1、J2两根连接导线可用剪下的电阻管脚代替，这样既美观，又好焊。

4.4 注意焊点的形状

由于电路板比较小，元器件又比较多，因此，在焊接时要注意焊点不要过大，以免焊点互相连接，造成不必要的短路。焊接时应先焊电阻元件，最后焊接三极管。

5 3组LED循环灯的调试

5.1 通电前的直观检查

调试前，先将焊好的电路板对照印刷电路图，认真核对一遍，看是否有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象。

5.2 通电后的调试

通电后人体不允许接触电路板的任何一部分，防止触电，注意安全。把连接好的3组LED循环灯电路接上电源，如果看见3组12只LED灯分别轮流被点亮，不断的循环发光，达到流动的效果，说明试验成功，如果只有一组亮，或者全部同时亮，或者全部都不亮，说明存在故障，必须查找故障的原因。

6 结束语

综上所述，LED是一种能够将电能转化为光能的半导体，它不同于白炽灯钨丝发光以及节能灯三基色粉发光的原理，而是采用电场发光。3组LED循环灯的制作是电子技术初学者学习的最佳入门制作，制作容易，趣味横生，提高初学者的动手能力。通过3组LED循环灯的制作，既培养了同学们学习《电工电子技术》这门课的兴趣，又提高了他们实际操作技能。使同学们学会识别各种元器件，掌握焊接技术以及简单元器件装配技术。在实践操作过程中，对电工电子技术的理论得到进一步的理解和升华，增强他们的动手能力，将枯燥的理论学习变为有趣的实践操作。零件安装完成之后还可以增加他们的成就感，教学效果非常好。

参考文献：

[1] 叶挺秀 . 电工电子学. 北京：高等教育出版社 ,2000.7

[2] 陈小虎. 电工实习（1）. 北京：中国电力出版社,1999.7.

[3] 庄效恒等. 电子技术 .北京：北京理工大学出版社, 2011.1

[4] 赵承荻. 维修电工技能训练. 北京：劳动人事出版社, 2001.7

作者简介：

夏晖（1971 — ）男，涪陵人，重庆工贸职业技术学院副教授。主要从事电工电子、工程材料等方面的教学和研究。