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發(fā)光二極管

發(fā)光二極管與通俗二極管一樣是由一個PN結(jié)構(gòu)成，也具有單領(lǐng)導(dǎo)電性。當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注進到N區(qū)的空***和由N區(qū)注進到P區(qū)的電子，在PN結(jié)四周數(shù)微米內(nèi)別離與N區(qū)的電子和P區(qū)的空***復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材估中電子和空***所處的能量狀況不同。當(dāng)電子和空***復(fù)合時開釋出的能量多少不同，開釋出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。

中文名	外文名	簡稱	LED
發(fā)光二極管	Light Emitting Diode	用途	照明、廣告燈、屏幕

 

中文名 外文名 簡稱 LED

發(fā)光二極管 Light Emitting Diode 用途 照明、廣告燈、屏幕

 

目錄

1、發(fā)光二極管簡介

2、發(fā)光二極管類型

3、發(fā)光二極管主要參數(shù)

4、發(fā)光二極管的工作原理

5、發(fā)光二極管的選型

6、發(fā)光二極管的優(yōu)點

 

 

發(fā)光二極管簡介

發(fā)光二極管簡稱LED(英文light emitting diode的縮寫)是二極管的一種，當(dāng)加以正向電壓超過某一值后，二極管會發(fā)出某種顏色的光，具體發(fā)光的顏色與發(fā)光二極管的制造材料有關(guān)。早期的發(fā)光二極管的亮度只能用作為指示器或數(shù)字表的顯示，如今可以制作成各種燈，如路燈、交通燈、霓虹燈等，還可以拼接成LED大屏幕。

發(fā)光二極管具有普通二極管的普遍特性比如單向?qū)щ娦?，其伏安特性曲線與普通二極管一樣：在施加正向電壓小于某一值(叫閾值)時，電流極小，這時不導(dǎo)通也不發(fā)光;而當(dāng)施加反向電壓時不導(dǎo)通，處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)反向電壓超過一定值，二極管將被擊穿而損毀。

當(dāng)發(fā)光二極管兩端所所施加的正向電壓超過某一值后，電流迅速增加，并且發(fā)出光來，正向工作電壓一般在1.4～3 V。正常發(fā)光時發(fā)光二極管的正向電流在十幾毫安到幾十毫安之間，但是在LED中有一種特殊型號工作電流通常在2 mA以下，但是其發(fā)光的亮度與普通燈管是一樣的。

發(fā)光二極管類型

發(fā)光二極管按照裝配方式分為貼片和插件兩種。

按照發(fā)光類型還可分為通俗單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管等。

2.1通俗單色發(fā)光二極管

通俗單色發(fā)光二極管具有體積孝工作電壓低、工作電流孝發(fā)光均勻不變、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，應(yīng)用時需串接合適的限流電阻。

通俗單色發(fā)光二極管的發(fā)光色彩與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長一般為630~650nm，橙色發(fā)光二極管的波長一般為610~630nm擺布，黃色發(fā)光二極管的波長一般為585nm擺布，綠色發(fā)光二極管的波長一般為555~570nm。

常用的國產(chǎn)通俗單色發(fā)光二極管有BT(廠標(biāo)型號)系列、FG(部標(biāo)型號)系列和2EF系列。常用的進口通俗單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列等。

2.2高亮度發(fā)光二極管

高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管應(yīng)用的半導(dǎo)體材料與通俗單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強度也不同。平日，高亮度單色發(fā)光二極管應(yīng)用砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管應(yīng)用磷銦砷化鎵(GaAsInP)等材料，而通俗單色發(fā)光二極管應(yīng)用磷化鎵(GaP)或磷砷化鎵(GaAsP)等材料。

2.3變色發(fā)光二極管

變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光色彩的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光色彩種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色(有紅、藍、綠、白四種色彩)發(fā)光二極管。

變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。

常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號。長用

2.4電壓控制型發(fā)光二極管

通俗發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在應(yīng)用時需串接恰當(dāng)阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管(BTV)是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制造為一體，應(yīng)用時可直接并接在電源兩端。

2.5紅外發(fā)光二極管

紅外發(fā)光二極管也稱紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光(不成見光)并能輻射出往的發(fā)光器件，重要應(yīng)用于各種光控及遠控發(fā)射電路中。

紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、道理與通俗發(fā)光二極管鄰近，只是應(yīng)用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管平日應(yīng)用砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，采用全透明或淺藍色、玄色的樹脂封裝。

常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等

 

發(fā)光二極管主要參數(shù)及其特點

3.1.發(fā)光二極管正向電壓VF

正向電壓指LED通過的正向電流為規(guī)定值時，正、負(fù)極之間產(chǎn)生的電壓降，用符號VF表示。我司常用的貼片發(fā)光二極管 正向電壓為2.0V-3.5V，超過了正常工作電壓，二極管可能被擊穿。此外，在正向電壓正小于某一值(叫閾值)時，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過某一值 后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。

3.2.發(fā)光二極管正向電流IF

正向電流指LED在正常工作時的電流，一般普通發(fā)光二極管的工作電流很小，只有10mA-45mA。在電壓增加時，電流會有很大程度的上升，所以一般發(fā)光二極管都串接有保護電阻

3.3.發(fā)光二極管反向電壓VR

反向電壓指LED兩端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。我司常用的發(fā)光二極管最大反向電壓一般為5V

3.4.發(fā)光二極管最大功耗PD

最大功耗是指允許加于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。LED耗 電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動，超低功耗(單管0.03-0.06瓦)，電光功率轉(zhuǎn)換接近100%。一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是 0.02-0.03A;這就是說，它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。

 

發(fā)光二極管的工作原理

發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵(Ga)與砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光一定的電流后，電子與空穴不斷流過PN結(jié)或與之類似的結(jié)構(gòu)面，并進行自發(fā)復(fù)合產(chǎn)生輻射光的二極管半導(dǎo)體器件。

發(fā)光二極管的選型

5.1.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。

5.2.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。

5.3.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。

5.4.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。

5.5.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(yīng)根據(jù)需要選擇IF在0.6·IFm以下。

5.6.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1.4～3V。在外界溫度升高時，VF將下降。

5.7.V- I特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)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(dāng)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<10μA以下。

 

 

發(fā)光二極管的優(yōu)點

5.1.發(fā)光二極管沒有燈絲會燒壞，所以壽命就更長。

5.2.發(fā)光二極管的小小塑性燈泡使得發(fā)光二極管更持久耐用。還可以更加容易適合現(xiàn)在的電子電路。傳統(tǒng)

5.3.發(fā)光二極管所發(fā)出的熱少，相對來說，越多電能直接發(fā)光就是越大程度上減少對電能的需求。

直到現(xiàn)在，因為是用先進半導(dǎo)體材料制造所以發(fā)光二極管在大多數(shù)照明應(yīng)用上還過于昂貴。半導(dǎo)體器件的價格在過去10年里大幅度地降低，然而，使得發(fā)光二極管在更廣的應(yīng)用下的一個更劃算照明選擇，在不遠的將來，發(fā)光二極管將會在世界技術(shù)上扮演更加大的角色。