电子学：第012课——实验13：烧烤LED

实验 13&＃xff1a;烧烤 LED

烧毁一个 LED 是很简单。实际发生的事情是&＃xff1a;过大的电流流过 LED&＃xff0c;产生了过多的热量&＃xff0c;损坏了 LED。如果电流产生的热量会烧毁 LED&＃xff0c;那么烙铁产生的热量是否也会有同样的效果呢&＃xff1f;似乎很可能。

需要的物品

• 尖嘴钳、30 W&＃xff08;或 40 W&＃xff09;烙铁、15 W 烙铁
• 辅助工具&＃xff08;用于夹持元件&＃xff09;
• 纯铜弹簧夹&＃xff0c;一大或两小
• 9 V 电池和连接器&＃xff0c;或 9 V 交流—直流适配器
• 通用 LED 2 个
• 470 Ω 电阻器 1 个

本实验的目的是研究热量的影响。这意味着我们需要了解热量的流动路径。 因此&＃xff0c;本实验不使用面包板&＃xff0c;因为面包板内部线路吸收的热量未知。我也不建议你使用测试引线&＃xff0c;因为它们也会吸热。

请使用尖嘴钳把 LED 和 470 Ω 电阻器的每个引脚弯成小钩&＃xff0c;如图 3-62 所示&＃xff0c;9 V 电池的连接线也弯成了钩状。

为了使传导过程中的热量损失最小&＃xff0c;电阻器悬挂在 LED 的一根引脚上&＃xff0c;靠下一些&＃xff0c;电源线又挂在电阻器的引脚上。重力足够支持这个系统。

用辅助工具夹住 LED 的塑料器身。塑料是热的不良导体&＃xff0c;因此 LED 的器身不会使太多的热量通过辅助工具传导走。

加上 9 V 电压&＃xff0c;LED 就会闪闪发亮。

你需要用到低功率 15 W 烙铁和高功率烙铁。插上插头&＃xff0c;等待至少五分钟&＃xff0c;确保烙铁足够热。

现在&＃xff0c;把 15 W 烙铁的尖端用力压在发光的 LED的一根引脚上&＃xff0c;同时用手表计算时间。图 3-63 展
示了实验设置。

我打赌你能连续按压三分钟也不会烧坏LED。现在你知道了&＃xff0c;为什么我推荐使用 15 W的烙铁进行精密的电子学工作。

让 LED 的引脚冷却一会儿&＃xff0c;再用功率更大的烙铁压在同一位置上。我认为 LED 十秒钟后就会熄灭&＃xff08;注意&＃xff0c;有些 LED 能承受更高的温度&＃xff09;。因此&＃xff0c;30 W 烙铁不用于精密的电子学工作。

较大功率的烙铁的温度不一定比小烙铁更高&＃xff0c;它只是热容量较大。也就是说&＃xff0c;它可以更快地提供更多的热量。

你的 LED 为知识而献身了&＃xff0c;它死得光荣。让它在垃圾桶里长眠吧&＃xff0c;再换上一个新的 LED&＃xff0c;这次
我们要更友好地对待它。连接方法照旧&＃xff0c;但是这一次添加一个大号的铜质弹簧夹&＃xff08;或两个小夹子&＃xff09;&＃xff0c;
夹在 LED 器身附近的一根引脚上&＃xff0c;如图 3-64 所示。把 30 W 或 40 W 烙铁的尖端按在弹簧夹以下的
引脚上。这一次&＃xff0c;你应该能连续用大烙铁加热两分钟&＃xff0c;也仍不会烧坏 LED。

热量都去哪儿了

实验结束后触摸弹簧夹&＃xff0c;你会发现它比较热&＃xff0c;而LED 仍然不太热。想象一下&＃xff0c;热量从烙铁头流出&＃xff0c;流入与 LED 相连的导线——除非热量在途中遇到了弹簧夹&＃xff0c;它会改变路径&＃xff0c;如图 3-65 所示。弹簧夹就如同等待加满的空容器&＃xff0c;热量更喜欢流入弹簧夹&＃xff0c;而保护LED 完好无损。

弹簧夹的功能相当于散热器。它比平常使用的镀镍钢质弹簧夹效果更好&＃xff0c;因为铜是热的优良导体。
回到本实验的第一部分&＃xff0c;你发现&＃xff0c;在没有散热器的情况下&＃xff0c;15 W 的烙铁也没有损坏 LED。这是否意
味着 15 W 的烙铁绝对安全呢&＃xff1f;

这是有可能的。不过&＃xff0c;你并不一定知道是否有些半导体元件对高温比 LED 更敏感。

由于烧毁元件的后果实在太烦人&＃xff0c;因此我建议你稳妥行事&＃xff0c;在这些情况下使用散热器。

• 15 W 烙铁贴近半导体元件 20 秒或更久。
• 30 W 烙铁接近电阻器或电容器半英寸以内 10 秒或更久。&＃xff08;一定不要靠近半导体元件。&＃xff09;
• 30 W 烙铁靠近任何可熔化的物体 20 秒或更久。可熔化的物体包括导线绝缘层、塑料连接器和开关内部的塑料元件。

散热器使用规则

• 大型铜质弹簧夹的效果最好&＃xff0c;但可能不适合狭窄的地方。你最好同时准备好小弹簧夹。
• 把弹簧夹尽量夹在离元件近的位置&＃xff0c;离焊接点尽量远一些&＃xff0c;因为焊接点确实会很热。要转移的是元件的热量&＃xff0c;而不是焊接点的热量。
• 确保在弹簧夹和导线之间形成了金属~金属连接&＃xff0c;以促进良好的热传导。
  记住以上几点&＃xff0c;我们就可以继续挑战有趣的点对点接线了。