我有一些在面包板项目中使用的超亮 LED 组件。令我惊讶的是,我发现如果我将 LED 的一条腿接地并用手指触摸另一条(未连接的)腿,它会非常暗淡地亮起。极性无关紧要。为什么会这样?我所知道的这个“电路”中没有电源。
为什么当我触摸 LED 时它会亮起?
编辑:
评论中已经指出,我的措辞相当具有误导性,让我再试一次,并提出以下警告:虽然我确信我有以下一组交互是正确的,但我不确定到底是什么术语应该是。
作为一个人,你在很大程度上是一个无线电波接收器。除了我在下面指出的无数电子源之外,您还不断地将无线电波整流成极小的交流电流/涡流。实际上:你是一个很大的、非常无效的天线。
所以在你皮肤表面积累的电子以直流电的形式流失后,你和地面之间的差异会随着你整流的无线电波及时波动。在美国,这主要由 60HZ 主导,即流向所有插座的交流电流的频率。
原答案:
“超亮” LED 或其他高效 LED 旨在将非常少量的电能转化为光。由于人体就像一个大电容器,而你生活在一个充满(无害的)无线电波和电子的环境中,它们在空中疯狂跳跃,或者被从你的衣服或毛茸茸的地毯上拉下来:你往往会积聚一点收费!
在大多数环境中,这会通过您与带电较少的物质接触而流失,有时只是通过空气中带电较少的分子(尤其是湿气形式的水分)而流失。
如果您将该电荷提供给接地的不同路线,例如通过和 LED 腿,您将更快地释放该电荷并通过腿放少量电力。这足以让那极高效的元素发出非常昏暗的光芒!
现在至于为什么它可以在任何一条腿上工作:有一个电压阈值,你必须跨过一个二极管才能让任何电流通过它(硅在室温下通常约为 0.7V,砷化镓约为 0.3V,等等)和皮肤上积聚的电能是交流电。最终发生的情况是 LED 在此阈值附近获得微小的交流电流,而发光二极管的二极管部分意味着电流仅以“正确”的方式流动。因此,轻!
希望有帮助。
我所知道的这个“电路”中没有电源。
考虑一个水晶收音机接收器,同样,没有明显的电源——没有电池,没有连接电源的交流电源单元。然而,它通过听筒产生声波。在这种情况下,有能量用于为电路供电并在空气中产生压力波。那能量全来自空中。
实际上,非常暗淡地照亮 LED 并不需要太多能量。我以前在车里放了一个 2 AA 铝制 LED 手电筒。它没有多大用处。有一天,我发现它工作得不是很好。然后我注意到它在关闭时发出微弱的光。我打开手电筒,发现 AA 电池泄漏了,泄漏的电解液桥接了端盖中的开关。很明显,手电筒坏了,我怀疑电池没有释放太多电压。对我来说,这表明标称 2 v LED 实际上可以用非常少量的功率非常昏暗地照亮。我现在希望我已经进行了测量。
如果我将 LED 的一条腿接地并用手指触摸另一条(未连接的)腿,它会非常昏暗地亮起
最有可能的是,您的身体正在充当天线,并且正在接收强烈的局部电磁辐射源,很可能是您附近的电器和电缆发出的“电源嗡嗡声”。
电源嗡嗡声对音频应用程序的开发人员来说是一个主要的麻烦,当触摸设备的某些部分时,许多人会经历过电源嗡嗡声注入电路。
极性无关紧要。
这告诉我们注入的信号本质上是交流而不是直流。
电源嗡嗡声是交流电
任何一种静电荷都是直流电——它要么是表面电子的积累,要么是正电荷载体的积累——它不会交替(如果是这样的话,它就不会被描述为静态的)。这些表面载体通常通过涉及摩擦的机械工艺生产。如果您停止摩擦静电源(猫、地毯等),通常不会持续提供电荷。
正如 Jim 所指出的,LED 是一个二极管,一个二极管将对任何交流信号进行半波整流。它将在交流周期的一半期间产生光。不管它是哪条路。它的方向只影响它是在周期的负向部分还是在周期的正向部分产生光。
警告:可能有触电危险! 老问题,但 LED 照明效果是可疑的。每当你看到这种效果时,也许要检查一下是否有危险。
如果直流电源出现严重故障,则一个或两个直流输出端子上可能存在危险的交流电压。这很容易点亮连接在电源和您身体之间的 LED(您的身体为附近的接地金属导管、地板中的金属等提供了几百皮法的电容)。
要测试危险,请使用 DVM 装置测量交流线路电压。 非常小心地将它连接在电源的“接地”连接和真正的“接地”或“绿色接地”连接之间。任何交流电源插座上的金属螺钉都可以真正接地,车库或地下室的裸露金属导管也可以。
如果您在大地和“电源接地”之间发现 120VAC(或 220VAC UK),则直流电源可能在内部连接到全交流线路电压。您的“接地”实际上是带电的,并且存在触电危险。
另一方面,如果您发现电压远低于 120VAC,那么它可能没有危险。
许多直流电源在涉及交流时具有浮动输出端子。但它们并不是真正浮动的,因为它们的变压器的低压次级通常与 120VAC 初级绕组有一些电容耦合。变压器次级上的典型“浮动”电压约为 40-70VAC,其中变压器充当电容分压器,一些皮法电容“连接”交流中性线和交流线之间的整个次级线圈。与 ~60VAC 信号串联的这么小的电容,相对于接地连接,最多只能提供一些微安。(这足以驱动 DVM 电压表输入以检测大电压。但太低而不会造成危险,甚至可以被人触摸检测到。没有电击。)
另外:如果直流电源变压器初级和次级之间的电容相当大(数百 pF),然后在绿色接地和直流电源端子之一之间连接一个 LED,则 LED 可能会微弱地亮起. 发生这种情况是因为 LED 在正向周期闪烁,然后在反向周期出现故障,因此可以通过绕组之间不需要的电容器传导一些交流电。(理想的 LED 在第一次连接时只会闪烁一次,因为它会为串联电容充电,然后会阻止任何进一步的 DC 信号。如果反向暴露在数十伏的电压下,真正的 LED 会损坏。)
其他东西:测量你的直流和交流体伏特对地。在 1940 年代之前的房屋中,墙壁上没有金属导管,甚至没有接地线,人类身上出现的 60Hz 可能是很多伏特。另外,我住在离 AM 无线电塔一英里的地方,它造成了各种各样的事情。手机信号塔可能也会这样做(用示波器检查您的身体射频电压?)现在,如果您只看到身体上的纯直流电,并且如果反向钩住 LED 将不会亮起,那是不可能的!您的身体必须将离子泵入空气中,价值数百微安。
最后......所有这些都是我们在仪器和音频设备中使用昂贵的“静电屏蔽”电源变压器的原因。这些在绕组之间提供了一些内部金属箔,并且箔可以接地(实际接地)。我们不希望通过变压器次级绕组注入 60Hz 线路信号,即使它只有微安通过一些皮法电容。
电源线和 SMPS 上的辐射电场和传导线路滤波器电流具有辐射近场电压的方式。这些高阻抗低频波非常安全。对于 AM 和 FM 收音机,如果天线较差,您甚至可以获得更好的信号。
附近的电源线是完全安全的低频辐射水平,房间周围有一根长天线线,你的身体作为电容器,在不接触接地夹或外壳的情况下,可以在 10M 探头上测量至少 50Vpp。这在 1M 探头上有所下降,表明空气与电介质体电流的高杂散阻抗耦合,并可能导致 x 至 xx 微安范围。如果在膝盖或手腕的敏感部位,您可能会感觉到 100uA 的电流。
xx uA 电流足以照亮具有高效率和亮度的小型 LED。
由于浮动电源和连接电源插头的长电缆,这些微小泄漏电流的耦合电容会增加。(安全测试允许 250uA) 将 0Vdc 接地可以抑制这种影响。