LED模组和灯带的应用技巧

一、LED模组

LED模组就是把LED（发光二极管）按一定规则排列在一起再封装起来，加上一些防水处理组成的产品。如图10-1所示就是LED模组。

LED模组是LED产品中应用比较广的产品，在结构方面和电子方面也存在很大的差异，简单的就是用一个装有LED的线路板和外壳就成了一个LED模组，复杂的就加上一些控制，恒流源和相关的散热处理使LED寿命和发光强度更好。主要用于展示广告字体（压克力、吸塑）和标识的夜间效果，它以文字或标识为媒介，安装在楼宇顶部或墙面，既能表现标识白天效果，又能利用LED作为发光光源，在夜间表现出另外一种效果，再配以LED照明应用控制系统，对文字或标识进行动态视频控制，在一些娱乐气氛较浓的场所，LED光源模组已经成了企业展示自我形象的最重要的选择之一。

图10-1　LED模组

1.LED模组的参数

（1）颜色：这是一基本的参数，不同颜色应用在不同的场合。按颜色种类可以分为单色、七彩、全彩单点控制三种。单色就是单种颜色，不能改变。接上电源就可以工作了。七彩就是整个 一串模组只能同一种色，不能实现单个模组不同的色，简单地来讲就是只能所有的模组在同一时候只能实现同一颜色，不同的时间可以七种颜色之间变化。全彩单点就是可以控制到每一个模组的颜色，在模组的数量达到一定程度的时候可以实现显示图片和视频的效果。七彩和全彩单点要加上控制系统才能实现效果。

（2）电压：这是一个很重要的参数，目前12V的低压模组是比较普遍的。在连接电源和控制系统的时候一定要检查电压值的正确性，才能通电，否则就会损坏LED模组。

（3）工作温度：就是说LED正常工作的温度，通常情况在-20℃～+60℃之间，如果要求范围比较高的场合就要进行特殊的处理。

（4）发光角度：没有带透镜的LED模组发光角度主要由LED来决定，LED不同发光角度也不同，一般以厂家提供的LED的发光角度为LED模组的角度。

（5）亮度：这个参数是人们比较关注的一个参数，亮度在LED里面是比较复杂的问题，我们通常在LED模组中所说的亮度通常是发光强度和流明度，在小功率中通常说发光强度，在大功率中通常说流明度（lm）。LED模组的流明度大约为每个LED的流明度相加的和，虽然说不是很精确，但这样子也基本符合要求了。

（6）防水等级：如果要户外用LED模组的话这个参数就很重要了，这是保证LED模组能不能在户外长期工作的重要指标。通常情况在全露天的情况最好防水等级要达到IP65以上。

（7）尺寸：就是通常所说的长宽高等尺寸。

（8）单条连接的最大长度：这个参数在做大型工程的时候用得比较多，它的意思就是在一条串联LED模组中，所连接的LED模组的个数。这个与LED模组的连接线的大小有关系。也要根据实际情况来定做。

（9）功率：关于LED模组的功率经验公式：

LED模级的功率＝单个LED的功率×LED的个数×1.1

以上是LED模组的基本参数，也是我们在选择LED模组时所要考虑的指标，有了这些参数你就能衡量哪种LED类型的模组比较适合。

2.LED模组的分类

LED模组进行简单的分类，可分为：按颜色种类可以分为单色、七彩、全彩单点控制三种，按单颗LED的功率又可以分为小功率（0.3W以下）、中功率（0.3～0.5W）、大功率（1W及以上）三种，按密封性又可以分为防水和不防水两种。下面对两种比较普及的且特殊的LED模组进行详细说明。

（1）食人鱼模组。

那让我们来了解一下什么叫做食人鱼，模组以及它与其他的LED模组有什么不同。

可以把LED的芯片封装成图10-2所示的食人鱼形状，它是正方形的，透明树脂封装，四个引脚，负极处有个缺脚。食人鱼是散光型的LED，发光角度大于120度，发光强度很高，而且能承受更大的功率。这种LED很受用户的欢迎。为什么把这种LED称为食人鱼呢？因为它的形状很像亚马孙河中的食人鱼。用食人鱼来命名LED发光器件的一种产品，也是从国外传来的。

图10-2　食人鱼LED

食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支架是铜制的，面积较大，因此传热和散热快。LED点亮后，PN结产生的热量很快就可以由支架的四个支脚导出到PCB的铜带上。这种LED食人鱼管子比φ3mm、φ5mm引脚式的管子传热快，从而可以延长器件的使用寿命。一般情况下，食人鱼LED的热阻会比φ3mm、φ5mm管子的热阻小一半，所以很受用户的欢迎。

①食人鱼LED的封装工艺。

食人鱼LED的封装有其特殊性，首先要选定食人鱼LED的支架（如图10-3所示）。根据每一个食人鱼管子要放几个LED芯片，需要确定食人鱼支架中冲凹下去的碗的形状大小及深浅。

图10-3　食人鱼的支架

在使用支架时要把它清洗干净，并将LED芯片固定在支架碗中。经过烘干后把LED芯片两极焊好，然后根据芯片的多少和出光角度的大小，选用相应的模粒。在模粒中灌满胶，把焊好LED芯片的食人鱼支架对准模粒倒插在模粒中。待胶干（用烘箱烘干）后，脱模即可。然后放到切筋模上把它切下来，接着进行测试和分选。食人鱼LED的技术指标与其他方式封装的LED的技术指标是一样的。对于多个芯片封装在一个食人鱼支架上时应考虑有关的热阻，应尽量减小热阻，以延长使用寿命。

由于食人鱼LED有四个支脚，因此为了把食人鱼LED安装在印制电路板上，应在其上留有四个洞。因为LED的两个电极连在四个支脚上，所以两个支脚连通一个电极。在安装时要确认哪两个支脚是正极，哪两个支脚是负极，然后进行PCB的设计。

食人鱼封装模粒的形状也是多种多样的，有φ3mm圆头和φ5mm圆头，也有凹型形状的平头形状。根据出光角度的要求，可选择各种封装模粒。

②食人鱼LED的应用。

食人鱼LED越来越受到人们重视，因为它比φ5mm的LED要散热好、视角大、光衰小、寿命长。食人鱼LED非常适合制成模组、线条灯、背光源的灯箱和大字体槽中的光源。

因为食人鱼LED的散热方面有优势，所以可承受20～40mA的电流。我们通常情况的红光，黄光就用到了40MA，所以亮度就会比一般的LED亮很多，很适合在一些要求亮度比较高的场合。

（2）大功率的模组。

大功率的模组如图10-4所示。

图10-4　大功率的模组

为了满足更高的亮度要求，一般的小功率模组已经感到力不从心，这样就出现图10-4中的大功率模组，大功率在大的发光字和灯箱方面应用也越来越广。

但是因为功率的增加，电流和温度也增加了，所以在选择导线的时候尽量选择大一些，同时也要注意散热的处理，在可能的前提下尽量加大LED的散热面积建议使用用铝基板外壳。在先选择驱动的时候我们也要更加的小心，不然就会对LED模组的质量产生很大的影响。

目前的大功率的模组以单色为主，但随着技术的不断发展，散热更好的处理，也有一些RGB的大功率模组相继出现。

3.安装说明与注意事项

通过前面的学习，已经知道了LED模组的一些基本知识，下面介绍使用LED模组的几点注意事项：

（1）LED模块的极性：红色线接电源正极，白色线接电源负极。也有棕色为正，白色为负的，要看具体的厂家的详细资料而定。

（2）工作电压：注意LED模块的电压与电源的电压一致性，不可超过设计额定电压。

（3）串联回路数量：每个串联回路不能超过LED模块最多连接数量，不然就会引起亮度的不统一。

（4）使用环境：不防水系列户外应用时，须做好防水措施。

（5）安装方面：LED模组一般应用在发光字的情况比较多，所以一定要注意确保贴在发光字内的LED模块牢固可靠，必要时用螺丝钉固定。

二、LED灯带

LED灯带是LED装饰产品中应用比较广的一种产品。下面把LED灯带分成为两部分来讲：一部分就是我们通常所说的LED彩虹管，另一部分就LED柔性霓虹灯。这两种产品在原理上基本一样，只是在结构上面施行了不同的处理，下面分别进行详细的介绍。

1.LED彩虹管

彩虹管是由上等PVC塑胶及一系列串联，并联微型LED排列组合而成的高级线型装饰灯，如图10-5所示，其功率为普通彩虹管的1/6倍，寿命可达10万小时，色彩艳丽、不褪色、低能耗，免维护等优点，在装饰工程方面得到了很广的应用。

图10-5　彩虹管(www.xing528.com)

LED彩虹管的参数如下：

（1）基本参数。

①电压：一般是指整个灯带的电压，通常的有220V、110V、24V、12V。电压这个参数不能忽视，接错电压就会造成整条彩虹管损坏。

②LED灯泡颜色：二线的彩虹管一般为单色，三线、四线、五线可以做成其他混合色如红黄、红绿蓝等。

③每米灯泡数：每一米的灯带里面包括LED的数量。常规产品为36粒、72粒、108粒、144粒。

④截面形状：包括圆形和扁形。详细又分为（大、小）二线、大三线、扁三线、扁四线、扁五线。我们通常所说的几个回路，几线指的是什么呢？下面进行简单的解释：几线就是说在PVC芯线里面有几根铜导线，我们的回路数＝线数-1，比如扁五线就是指里面有五根铜芯线，四个回路。

⑤可剪的长度：也就是说一个串联回路的长度，一般在灯带上面都有标明一个像剪刀的标志，可以标志处进行剪断。有些是一米一个单元可以剪，有些是两米一单元可剪，要根据具体标志时行作，不然就会造成一单元损坏。

⑥最大使用长度：单条灯带的最大长度，一般110V的为60M，220V为120M。

⑦防水等级：各个公司生产的防水等级可能不一样，但如果在户外露天使用，建议在IP65左右比较合适。

（2）常用附件。

以上是主要的LED彩虹管的参数，在彩虹管的应用中我们还有一些常规的附件，包括：电源线、中间接、尾塞、固定夹这几个配件也是必不可少的，因为没有这些配件就没有办法去安装，如图10-6所示是灯带的装配图。

图10-6　灯带的装配图

2.LED霓虹灯

LED柔性霓虹灯弥补了玻璃霓虹管与光纤的不足，目前在各大领域有广泛的用途。LED柔性霓虹灯是一种专业线性灯光装饰产品，虽然外表看上去与普通的霓虹灯并无差别，但却能任意进行弯曲，具有抗碎和防水功能，在户内外均可使用，如图10-7所示。它的出现是为了弥补玻璃霓虹管与光纤的不足，从而彻底取代。相对玻璃霓虹管，LED霓虹灯不管在控制，安装和节能，环保方面都比玻璃霓虹灯有优势，柔性霓虹管有巨大的优势。

图10-7　LED霓虹灯

（1）LED霓虹灯的优势。

①高亮度，光源是采用进口超高亮度LED串联而成，80LED/米或90LED/米的加密排列是整体发光效果和高亮度的根本保证。

②长寿与耐用，在LED技术的基础上，加以新结构，使得此款灯在任何情况下都能达到100000小时的超长久使用寿命，相对玻璃霓虹灯，其耐用性毋庸置疑，因为根本不需考虑玻璃霓虹灯的破碎问题（PVC塑胶灯体）。

③节能，柔性通体灯带可节能70%以上的能源耗电使用成本。玻璃霓虹灯功率一般为26.25W/m，而柔性霓虹灯则为4.7W/m（R、Y、O）或6.6W/m（G、B、W）。传统霓虹灯利用变压器将220V电压提升到15000V激发玻璃管中的惰性气体，沿字体图案的轮廓发单色的光，两种颜色就需要两套玻璃管。字体太大，笔画中间不亮；太小、太复杂，加工不出来。而柔性霓虹灯工作电压仅需24V，只散发低热量，安装时亦可剪成任何长度，弯曲成不同的形状（可弯曲到半径只在4cm的圆），很方便地用特制轨道与不同的材料表面安装在一起，如木材、塑胶、钢材或墙壁，同时可根据设计师的需要设计装饰成不同的图案。

④安全，不像玻璃霓虹灯，它的正常运行需要15000V的高电压，而柔性通体灯带在24V低电压的情况下也能运行正常，加上其防震，低散热、其使用极其安全。

⑤动送与安装，因其在本质上与普通彩虹管的相似，使得其运送与LED彩虹管一样安全方便、配以特制的卡槽，安装时只需先把卡槽钉好，再把其卡上去即可，与普通电线安装一样方便，牢靠。

⑥安全低电压，耗电小，因其光源为LED，所以即使在24V的情况下，也能正常发光工作，其消耗功率为4.7W/m（R、Y、O）苏武6.6W/m（G、B、W）。传统霓虹灯只能在常温下工作，使用过程中必须升高电压，用电量也较大、造价高、使用寿命短、不便维修。而柔性霓虹灯每一个点的LED是冷光灯，只散发低热量，相同亮度LED只相当于传统灯泡七分之一的耗电量，而且LED比传统灯泡的寿命长，同时LED柔性霓虹灯还具有防震、耐热功能。

⑦柔软，柔性通体灯带，它可以最小弯曲到直径为8cm，且可以在任一剪刀口剪切、所以要弯曲成各种文字，图形。

（2）LED霓虹灯的基本参数。

①电压：一般是指整个灯带的电压，通常的有220V，110V，24V，12V。电压这个参数不能忽视，接错电压就会造成整条LED霓虹灯损坏。

②LED泡颜色：二线的彩虹管一般为单色，三线，四线，五线可以做成其他混合色如，红黄，红绿蓝等等。

③工作温度：-20℃～45℃。

④防水等级：各个公司生产的防水等级可能不一样，但如果在户外露天使用，建议在IP65左右比较合适。

⑤最大使用长度：单条的最大的长度，一般110V的为60m，220V为120m。

（3）安装图解说明。

在LED安装过程中电源线、中间接、尾塞、卡槽这几个配件也是必不可少，其安装过程如图10-8所示。

图10-8　安装图解说明

以上就是LED灯带的详细介绍，要点亮LED灯带我们还要驱动，不管是LED彩虹管还是LED柔性霓虹灯它们的驱动都是一样，只是输出的接头不同而已，通常单色的灯带我们直接就用整流器来驱动就行，只要负载的功率不超过整流器能够承受的功率就可以长时间正常工作。如果要实现渐变、闪变、扫描、追逐效果就要接上LED控制器。

（4）辨别LED柔性霓虹灯的质量。

如何区别LED柔性霓虹灯的质量，采用对比的方法更加容易区别。

劣质LED柔性霓虹灯存在的问题：

①色斑颜重，重点表现在黄光和白光两种产品上；

②灯珠虚焊，整卷LED柔性霓虹灯多处出现不亮，或碰一下就亮；

③容易断主线，前面的亮，后面的不亮；

④内芯模材料太薄，插针处容易造成短线，造成LED柔性霓虹灯烧坏；

⑤外皮粗糙，胶料发黄，表面杂质多；

⑥LED的色彩不一致，没有对LED进行很好的挑选；

⑦除了产品，没有配件和说明书，包装极其简单。

优质LED柔性霓虹灯的优势：

①整体发光均匀，无色斑，无黑点；

②很少有虚焊，碰脚现象，不会造成短路或不亮；

③主线采用21支铜芯线，不容易断主线，从而不会造成整条不亮；

④内芯模材料比较厚；插针插入后不容易破损，不易造成短路烧毁；

⑤表面光滑，胶料柔软洁净，无杂质；胶料饱实，手感很好；剪切口印迹端正；

⑥灯珠采用国内比较稳定的厂家供用，整批次色差小，亮度均匀；

⑦配件齐全，包装精细（采用高档胶轴，不易破碎），内附详细的安装说明；

⑧安装后不易出问题，使用寿命长，降低维护成本。