LED地的常識之LED特性

1、LED常識之LED特性!.txt我很想知道，多少人分開了，還是深愛著。、自己哭自己笑自己看 著自己鬧。你用隱身來躲避我、我用隱身來成全你！ 待到一日權在手，殺盡天下負我狗。- 半導體發(fā)光二極管工作原理、特性及應用（一）LED發(fā)光原理發(fā)光二極管是由川-"族化合物，如 GaAs （砷化鎵）、GaP （磷化鎵）、GaAsP （磷砷化 鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般 P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載 流子（多子）復

2、合而發(fā)光，如圖1所示。假設發(fā)光是在 P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中 心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可 見光。發(fā)光的復合量相對于非發(fā)光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子 擴散區(qū)內發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結面數(shù)卩m以內產生。理論和實踐證明，光的峰值波長入與發(fā)光區(qū)域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即入1240/Eg （mm ）式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產生可見光（波長在380nm紫光780nm紅光），半導體材料

3、的Eg應在3.261.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā) 光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。（二）LED的特性1 .極限參數(shù)的意義（1 ）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。（2）最大正向直流電流IFm :允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。（3）最大反向電壓 VRm :所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。（4 ）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。2 電參

4、數(shù)的意義（1 ）光譜分布和峰值波長：某一個發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長，其波長大體按圖2所示。由圖可見，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長入0的光強最大，該波長為峰值波長。（2 ）發(fā)光強度IV :發(fā)光二極管的發(fā)光強度通常是指法線（對圓柱形發(fā)光管是指其軸線）方向上的發(fā)光強度。若在該方向上輻射強度為（1/683 ） W/sr時，則發(fā)光1坎德拉（符號為cd ）。由于一般 LED的發(fā)光二強度小，所以發(fā)光強度常用坎德拉（med）作單位。（3） 光譜半寬度入：它表示發(fā)光管的光譜純度是指圖3中1/2峰值光強所對應兩波長 之間隔（4）半值角B 1/2和視角：B 1/2是指發(fā)光強度值為軸向強度值一半的方向與發(fā)光軸向（

5、法向）的夾角。半值角的2倍為視角（或稱半功率角）。圖3給出的二只不同型號發(fā)光二極管發(fā)光強度角分布的情況。中垂線（法線）AO的坐標為相對發(fā)光強度（即發(fā)光強度與最大發(fā)光強度的之比）。顯然，法線方向上的相對發(fā)光強度為1，離開法線方向的角度越大，相對發(fā)光強度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。（5） 正向工作電流If :它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時的正向電流值。在實際使用中應根 據需要選擇IF在0.6 IFm以下。（6）正向工作電壓 VF :參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA 時測得的。發(fā)光二極管正向工作電壓VF在1.43V。在外界溫度升高時，VF將下降。（7） V

6、-I特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關系可用圖4表示。在正向電壓正小于某一值（叫閾值）時，電流極小，不發(fā)光。當電壓超過某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。由V-I曲線可以得出發(fā)光管的正向電壓，反向電流及反向電壓等參數(shù)。正向的發(fā)光管反向漏電流IR<10 3以下。(三) LED的分類1 按發(fā)光管發(fā)光顏色分按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色(又細分黃綠、標準綠和純綠)、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用

7、。2按發(fā)光管出光面特征分按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為0 2mm、$ 4.4mm、$ 5mm、$ 8mm、$10mm 及$ 20mm 等。國外通常把0 3mm 的發(fā)光二極管記作 T-1 ;把$ 5mm的記作T-1 (3/4 );把$ 4.4mm 的記作T-1 (1/4 )。由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：(1 )高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值 角為5° -20?；蚋?，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成 自動檢測系統(tǒng)

8、。(2) 標準型。通常作指示燈用，其半值角為20 ° -45 °。(3) 散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45 ° 90 °或更大，散射劑的量較大。3 按發(fā)光二極管的結構分按發(fā)光二極管的結構分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結構。4 .按發(fā)光強度和工作電流分按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED (發(fā)光強度10mcd );超高亮度的LED (發(fā)光強度100mcd );把發(fā)光強度在 10100mcd 間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾 mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下(亮度與普通發(fā)光管

9、 相同)。除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。(四) LED的應用由于發(fā)光二極管的顏色、尺寸、形狀、發(fā)光強度及透明情況等不同，所以使用發(fā)光二極管時應根據實際需要進行恰當選擇。由于發(fā)光二極管具有最大正向電流IFm、最大反向電壓VRm的限制，使用時，應保證不超過此值。為安全起見，實際電流IF應在0.6IFm以下；應讓可能出現(xiàn)的反向電壓 VR<0。6VRm。LED被廣泛用于種電子儀器和電子設備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發(fā)光管常被用于電視機、錄像機等的遙控器中。(1) 利用高亮度或超高亮度發(fā)光二極管制作微型手電的電路如圖5所示。圖中電阻 R限流電阻，其值

10、應保證電源電壓最高時應使LED的電流小于最大允許電流 IFm。(2) 圖6(a)、(b)、(c)分別為直流電源、整流電源及交流電源指示電路。圖(a)中的電阻( E-VF) /IF ;圖(b)中的 R(1.4Vi-VF ) /IF;圖(c)中的 RVi/IF 式中，Vi交流電壓有效值。(3) 單LED電平指示電路。在放大器、振蕩器或脈沖數(shù)字電路的輸出端，可用LED表示輸出信號是否正常，如圖 7所示。R為限流電阻。只有當輸出電壓大于LED的閾值電壓時丄ED才可能發(fā)光。(4 )單LED可充作低壓穩(wěn)壓管用。由于LED正向導通后，電流隨電壓變化非?？?，具有普通穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性。發(fā)光二極管的穩(wěn)定電壓在1.4

11、3V間，應根據需要進行選擇VF ,如圖8所示。（5）電平表。目前，在音響設備中大量使用LED電平表。它是利用多只發(fā)光管指示輸出信號電平的，即發(fā)光的LED數(shù)目不同，則表示輸出電平的變化。圖9是由5只發(fā)光二極管構成的電平表。當輸入信號電平很低時，全不發(fā)光。輸入信號電平增大時，首先LED1亮,再增大LED2亮。（五）發(fā)光二極管的檢測1 普通發(fā)光二極管的檢測（1 ）用萬用表檢測。利用具有x 10k Q擋的指針式萬用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時，二極管正向電阻阻值為幾十至 200k Q,反向電阻的值為。如果正向電阻值為 0或為s,反向電阻值很 小或為0，則易損壞。這種檢測方法，不能實地看到發(fā)光

12、管的發(fā)光情況，因為x10k Q擋不能向LED提供較大正向電流。如果有兩塊指針萬用表（最好同型號）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導線將其中一塊萬用表的“ +”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測發(fā)光管的正極（P區(qū)），余下的“ + ”筆接被測發(fā)光管的負極（N區(qū)）。兩塊萬用表均置X 10Q擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬用表均撥至X1 Q若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應注意，不能一開始測量就將兩塊萬用表置于X 1Q,以免電流過大，損壞發(fā)光二極管。（2 ）外接電源測量。用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬

13、用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準確測量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按圖 10所示連接電路即可。如果測得 VF在1.43V之間， 且發(fā)光亮度正常，可以說明發(fā)光正常。如果測得VF=O或VF-3V ,且不發(fā)光，說明發(fā)光管已 壞。2 .紅外發(fā)光二極管的檢測由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射13 m的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只有數(shù) mW，不同型號的紅外 LED發(fā)光強度角分布也不相同。紅外 LED的正向 壓降一般為1.32.5V。正是由于其發(fā)射的紅外光人眼看不見，所以利用上述可見光LED的檢測法只能判定其 PN結正、反向電學特性是否正常， 而無法判定其發(fā)光情況正常否。 為此， 最好準

14、備一只光敏器件（如 2CR、2DR型硅光電池）作接收器。用萬用表測光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外 LED加上適當正向電流后是否發(fā)射紅外光。其測量電路如圖11所示。二、LED發(fā)光二極管并檔使用在LED的應用領域中，經常會遇到幾顆 LED同時并聯(lián)使用的情況，由于LED自身電壓、波長、亮度的不一致，許多顆二極管并聯(lián)在一起使用會有顏色不一致，亮度明暗不一樣等情 況，故在使用時需考慮如下原則，以免造成使用效果不理想：在同一個產品中，盡可能使用同一個檔次的產品，若不能滿足則考慮下述幾條同一產品中，保持 LED的電壓（Vf） 致的前提下，考慮同一波長，相鄰亮度檔的產品,如藍色有 343#、443#、5

15、43#、533#、433#，若用443#的不夠時，則并用 543#或343#。視客戶產品的質量狀況，原則上同一產品，盡可能不要跨檔；如343#與543#盡可能不要用在同一產品上。如第2條仍無法滿足的前提下，則考慮 LED電壓相同、波長相鄰、亮度相鄰/同第2條舉例雷同。僅串聯(lián)線路則重點考慮以波長一致，電壓一致之先后順序考慮。在產品使用需多個排列時，不同產品則重點考慮波長一致，亮度一致的先后順序排列。我司產品在發(fā)貨時均是采用自動分光機來分光、分色、分電壓，一般同一包裝袋內均為 同一個檔次之產品。以上僅為LED并檔使用的推薦辦法，在實際生產中，用戶則可以根據自己產品的特點進 行相應的調整或以其它的辦法使用。三、應用常識LED焊接條件(1 )烙鐵焊接：烙鐵(最高 30W )尖端溫度不超過 300 C；焊接時間不超過 3秒；焊 接位置至少離膠體 2毫米。(2 )波峰焊：浸焊最高溫度 260 C;浸焊時間不超過 5秒；浸焊位置至少離膠體 2毫 米。引腳成形方法(1 )必需離