[机器视觉] 《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.13 电源控制器的选择

使用LED光源，一般都提供几种供电方式可供选择，常见的有5V、12V、24V直流电源（这些电压形式是比较通用的工业用和民用直流电源形式），功率根据所用LED的数量多少而定，电压不同会引起什么区别呢？这和LED的特性有关。一般LED的工作电流在10mA~25mA，特别亮的LED可达50mA甚至更高，而LED的电压降一般为1.8V到3.3V，因此比较通常的组装方式是6~7个LED串联在一起然后再串联一个电阻（分压电阻）构成一组，再将N组这样的结构并联成一个光源。这样通常一般的供电电压则为24V。这样的结构，如果出现死灯的现象，则会出现一排灯都不亮的情况。

根据一般的电子电路知识，由于LED上的电压降和通过的电流都是恒定的，供电电源的电压不同时，多余的电压是串联的电阻所承担的，例如给1.8V、15mA的LED用24V供电时，需要串联(24-1.8)/0.015=1480Ω，此时电阻的功耗是0.015×0.015×1480=0.333W，如果使用多个LED颗粒组合成光源，光源会发出很高的热量，这时必须采用风扇等强制散热手段，否则光源的寿命会很短。而同样的LED使用5V供电时，串联电阻R=213Ω，电阻的功耗为0.048W，和24V供电时整整差了近7倍。这时仅仅靠对流产生的散热效应就足够了，不必用强制散热的方法。而如果使用7颗LED灯+电阻的串联方式时，则串联电阻为（24-7×1.5）/0.015=900Ω，这时电阻的功耗为0.015×0.015×900=0.2025W。可以发现，同样使用24V供电时，在保证LED功率相同的情况下，串联的LED颗粒越多，则使用的分压电阻则越小，额外产生的热量也就越小，理论上是全部使用LED而不用电阻，这样可以有效的改善光效。但是实际应用中，可能需要考虑的情况会很多，如太多的LED颗粒串联，如果中间一损坏，则整个一串都会损坏，而如果一串损坏时，并联的LED减小了，又会影响其它并联的LED，从而会加速整个光源的损毁，所以通常来讲，串联的这个电阻值本身还是比较大的，这样可以改善每一并联单路的电流均匀性。

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图112 LED的伏安特性