LED發(fā)光二極管檢測(cè)方法

1、1 發(fā)光二極管的特點(diǎn)發(fā)光二極管LED （Light-Emitting Diode）是能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的結(jié)型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件。其主要特點(diǎn)是：（1 ）在低電壓（1.52.5V ）、小電流（530mA）的條件下工作，即可獲得足夠高的亮度。（2 ）發(fā)光響應(yīng)速度快（10-710-9 s ），高頻特性好，能顯示脈沖信息。（3 ）單色性好，常見顏色有紅、綠、黃、橙等。（4 ）體積小。發(fā)光面形狀分圓形、長(zhǎng)方形、異形（三角形等）。其中圓形管子的外徑有1、 2、 3、 4、 5、 8、 10、 12、 15、 20 （mm ）等規(guī)格，直徑 1 mm 的屬于超微型 LED。（5 ）防震動(dòng)及抗沖擊穿性能好，功

2、耗低，壽命長(zhǎng)。由于LED的PN結(jié)工作在正向?qū)顟B(tài)，本射功耗低，只要加必要的限流措施，即可長(zhǎng)期使用，壽命在10萬小時(shí)以上，甚至可達(dá) 100萬小時(shí)。（6 ）使用靈活，根據(jù)需要可制成數(shù)碼管、字符管、電平顯示器、點(diǎn)陣顯示器、固體發(fā)光板、LED平極型電視屏等。（7）容易與數(shù)字集成電路匹配。2 發(fā)光二極管的原理發(fā)光二極管內(nèi)部是具有發(fā)光特性的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流子的注入以及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光。普通發(fā)光二極管的外形、符號(hào)及伏安特性如圖1所示。LED正向伏安特性曲線比較陡，在正向?qū)ㄖ皫缀跤须娏?。?dāng)電壓超過開啟電壓時(shí)，電流就急劇上升。因此，LED屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，其發(fā)光亮度L （單

3、位cd/m2 ，讀作坎德拉每平方米）與正向電流IF近似成正雙，有公式L =K IFm式中，K為比例系數(shù)，在小電流范圍內(nèi)（IF=110mA ），m=1.3 1.5。當(dāng)IF 10mA 時(shí)，m=1 ， 式（5.10.1 ）簡(jiǎn)化成L =K IF即亮度與正向電流成正比。以磷砷化鎵黃色LED為例，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度與正向電流的關(guān)系如圖2所示。LED的正向電壓則與正向電流以及管芯的半導(dǎo)體材料有關(guān)。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)所要求的顯示亮度來選取合適的IF值（一般選10mA左右，對(duì)于高亮度 LED可選12mA ），既保證亮度適中，也不會(huì)損壞LED。若電流過大，就會(huì)燒毀 LED的PN結(jié)。此外，LED的使用壽命將縮短。由于發(fā)光二極管

4、的功耗低、體積小，色彩鮮艷、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)，所以常用作收錄機(jī)、收音機(jī)和 電子儀器的電平指示器、調(diào)諧指示器、電源指示器等。發(fā)光二極管在正向?qū)〞r(shí)有一定穩(wěn)壓作用，還可作直流穩(wěn)壓器中的穩(wěn)壓二極管，提供基準(zhǔn)電壓，兼作電源指示燈。目前市場(chǎng)上還有一種帶反射腔及固定裝置的發(fā) 光二要管(例如BT104-B2 、BT102-F )，很容易固定在儀器面板上。LED的輸岀光譜決定其發(fā)光顏色及光輻射純度，也反映岀半導(dǎo)體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAsP )、磷砷化鎵(GaAIAs )、砷鋁化鎵(GaN )氮化鎵可發(fā)藍(lán)光。3 使用注意事項(xiàng)(1 )管子極性不得接反，一般講引線較長(zhǎng)的為正極，

5、弓I線較短的是負(fù)極。(2 )使用中各項(xiàng)參數(shù)不得超過規(guī)定極限值。正向電流IF不允許超過極限工作電流 IFM值，并且隨著環(huán)境溫度的升高，必須作降額使用。長(zhǎng)期使用溫度不宜超過75 Co(3) 焊接時(shí)間應(yīng)盡量短，焊點(diǎn)不能在管腳根部。焊接時(shí)應(yīng)使用鑷子夾住管腳根部散熱，宜用中性助焊 劑(松香)或選用松香焊錫絲。(4) 嚴(yán)禁用有機(jī)溶液浸泡或清洗。(5 ) LED的驅(qū)動(dòng)電路必須加限流電阻，一般可取一百歐至幾百歐，視電源電壓而定。(6 )在發(fā)光亮度基本不變的情況下，采用脈沖電壓驅(qū)動(dòng)可以節(jié)省耗電。對(duì)于LED點(diǎn)陣顯示器，采用掃描顯示方式能大大降低整機(jī)功耗。4 檢查發(fā)光二極管的好壞發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?，使用Rx

6、10k檔可測(cè)出其正、反向電阻。一般正向電阻應(yīng)小于30k Q，反向電阻應(yīng)大于1M Q。若正、反向電阻均為零，說明內(nèi)部擊穿短路。若正、反向電阻均為無窮大，證明 內(nèi)部開路。常見發(fā)光二極管的種類及主要參數(shù)見表2。需要說明兩點(diǎn)：第一，對(duì)于同種材料的管芯，由于所摻雜質(zhì)的不同，發(fā)光顏色亦不同；第二，LED屬于電流控制型器件，VF隨IF而變化，所標(biāo)VF值僅供參考。此外，根據(jù)外形也可以區(qū)分發(fā)光二極管的正、負(fù)極。早期生產(chǎn)的管子帶金屬管座，上面罩一光學(xué)透鏡， 管側(cè)有一突起，靠近突起的是正極。目前生產(chǎn)的LED，全部用透明或半透明的環(huán)氧樹脂封裝而成，并且利用環(huán)氧樹脂構(gòu)成透鏡，起放大和聚焦作用，這類管子引線較長(zhǎng)的為正極。

7、注意事項(xiàng)：本書不推薦使用R x 1k檔測(cè)量LED的正、反向電阻。因?yàn)樵摍n電池電壓Ev VF，在很多情況下列法使管子導(dǎo)通，這樣測(cè)出的正向電阻就是無窮大，會(huì)給人以假象而造成誤判斷。R x 10k檔的電池電壓EVF，能使LED正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂?，很容易區(qū)別出正、反向電阻的差異。僅僅測(cè)量正、反向電阻，并不能檢查其能否正常發(fā)光。由于發(fā)光二極管的正向電壓 VF 般1.52.5V，而萬用表RX 1或RX 10檔的電 池電壓為1.5 V，所以不能使管子正向?qū)ú⑶野l(fā)光。RX 10k檔的電池電壓雖然較高，但因內(nèi)阻太大，提供的正向電流很小，管子也不會(huì)正常發(fā)光。采用雙表法可以檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。最好選同一種型

8、號(hào)的兩塊萬用表，均撥一RX 1或RX10檔，按圖1(a)所示串聯(lián)使用，以提供較高的正向電壓。等效電路見(b)圖。假定兩塊萬用表均采用 MF30型，并且均撥到 RX 1檔。因?yàn)橐粔K表的電池電壓 E=1.5V ，歐姆中心 值R0=25 Q,所以總電壓和總電阻分別是E = 2E= 2 X 1.5=3VR0 = 2R0= 2 X 25=50 Q如果把它們看成一塊新表，等效電路就簡(jiǎn)成(c)圖。新表的滿度電流是：IM = E / R0 =2E/ 2R0= E/ R0=IM可見滿度電流值并未改變。發(fā)光二極管在使用時(shí)應(yīng)加上限流電阻R，將正向電流IF限制在1030mA為宜，避免功耗太記而損壞管子。一般典型正向電流可選10mA，IF的計(jì)算公式為IF= E -VF/ R(c)圖中的R0 能起到限流作用，因此不必另接限流電阻。磷砷化鎵發(fā)光二極管的正向壓降較低，為1.7V左右。E =3V將R0 =50 Q,可求出用雙表法測(cè)量時(shí)的正向電流為IF= E - VF/ R0 =3 - 1.7/50=26 mA 50 mA。改用R