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發(fā)光二極管
來(lái)源:作者:日期:2017-11-17 14:11:48點(diǎn)擊:6684次
發(fā)光二極管
發(fā)光二極管與通俗二極管一樣是由一個(gè)PN結構成,也具有單領(lǐng)導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后,從P區注進(jìn)到N區的空***和由N區注進(jìn)到P區的電子,在PN結四周數微米內別離與N區的電子和P區的空***復合,產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材估中電子和空***所處的能量狀況不同。當電子和空***復合時(shí)開(kāi)釋出的能量多少不同,開(kāi)釋出的能量越多,則發(fā)出的光的波長(cháng)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(jiǎn)稱(chēng) | 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(jiǎn)稱(chēng) 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(jiǎn)介
2、發(fā)光二極管類(lèi)型
3、發(fā)光二極管主要參數
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(diǎn)
發(fā)光二極管簡(jiǎn)介
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)LED(英文light emitting diode的縮寫(xiě))是二極管的一種,當加以正向電壓超過(guò)某一值后,二極管會(huì )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導電性,其伏安特性曲線(xiàn)與普通二極管一樣:在施加正向電壓小于某一值(叫閾值)時(shí),電流極小,這時(shí)不導通也不發(fā)光;而當施加反向電壓時(shí)不導通,處于截止狀態(tài),當反向電壓超過(guò)一定值,二極管將被擊穿而損毀。
當發(fā)光二極管兩端所所施加的正向電壓超過(guò)某一值后,電流迅速增加,并且發(fā)出光來(lái),正向工作電壓一般在1.4~3 V。正常發(fā)光時(shí)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(lèi)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(lèi)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、響應速度快、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導體器件,應用時(shí)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(cháng)有關(guān),而發(fā)光的波長(cháng)又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導體材料。紅色發(fā)光二極管的波長(cháng)一般為650~700nm,琥珀色發(fā)光二極管的波長(cháng)一般為630~650nm,橙色發(fā)光二極管的波長(cháng)一般為610~630nm擺布,黃色發(fā)光二極管的波長(cháng)一般為585nm擺布,綠色發(fā)光二極管的波長(cháng)一般為555~570nm。
常用的國產(chǎn)通俗單色發(fā)光二極管有BT(廠(chǎng)標型號)系列、FG(部標型號)系列和2EF系列。常用的進(jìn)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)光二極管應用的半導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)光二極管應用砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料,超高亮度單色發(fā)光二極管應用磷銦砷化鎵(GaAsInP)等材料,而通俗單色發(fā)光二極管應用磷化鎵(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(lèi)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(cháng)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,在應用時(shí)需串接恰當阻值的限流電阻。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,應用時(shí)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(chēng)紅外線(xiàn)發(fā)射二極管,它是可以將電能直接轉換成紅外光(不成見(jiàn)光)并能輻射出往的發(fā)光器件,重要應用于各種光控及遠控發(fā)射電路中。
紅外發(fā)光二極管的結構、道理與通俗發(fā)光二極管鄰近,只是應用的半導體材料不同。紅外發(fā)光二極管平日應用砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料,采用全透明或淺藍色、玄色的樹(shù)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)光二極管主要參數及其特點(diǎn)
3.1.發(fā)光二極管正向電壓VF
正向電壓指LED通過(guò)的正向電流為規定值時(shí),正、負極之間產(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(guò)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(shí),電流極小,不發(fā)光。當電壓超過(guò)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(shí)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(shí),電流會(huì )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(guò)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(guò)它的電流之積的最大值。超過(guò)此值,LED發(fā)熱、損壞。LED耗 電相當低,直流驅動(dòng),超低功耗(單管0.03-0.06瓦),電光功率轉換接近100%。一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V,工作電流是 0.02-0.03A;這就是說(shuō),它消耗的電能不超過(guò)0.1W,相同照明效果比傳統光源節能80%以上。
發(fā)光二極管的工作原理
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(cháng)ED。由鎵(Ga)與砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二極管,當電子與空穴復合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光,因而可以用來(lái)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(guò)PN結或與之類(lèi)似的結構面,并進(jìn)行自發(fā)復合產(chǎn)生輻射光的二極管半導體器件。
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(guò)它的電流之積的最大值。超過(guò)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(guò)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(guò)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(shí)的正向電流值。在實(shí)際使用中應根據需要選擇IF在0.6·IFm以下。
5.6.正向工作電壓VF:參數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(shí)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(shí),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(shí),電流極小,不發(fā)光。當電壓超過(guò)某一值后,正向電流隨電壓迅速增 加,發(fā)光。由V-I曲線(xiàn)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。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(diǎn)
5.1.發(fā)光二極管沒(méi)有燈絲會(huì )燒壞,所以壽命就更長(cháng)。
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在的電子電路。傳統
5.3.發(fā)光二極管所發(fā)出的熱少,相對來(lái)說(shuō),越多電能直接發(fā)光就是越大程度上減少對電能的需求。
直到現在,因為是用先進(jìn)半導體材料制造所以發(fā)光二極管在大多數照明應用上還過(guò)于昂貴。半導體器件的價(jià)格在過(guò)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用下的一個(gè)更劃算照明選擇,在不遠的將來(lái),發(fā)光二極管將會(huì )在世界技術(shù)上扮演更加大的角色。