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或是带金属反射腔封装LED知识半导体发光器件囊括半导体发光二极管(繁称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。现实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单位都是一个发光二极管。一、半导体发光二极督工作原理、特性及使用?(一)LED发光本理?发光二极管是由-族化合物,视频聊天室，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体系体例成的，其外围是PN结。因而它具有正常P-N结的I-N特性，即正领导通，反向停止、击穿特性。别的，在必定前提下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。入入对方区域的多数载流子(多子)一全体与少数载流子(多子)复合而发光，如图1所示。?假定发光是在P区中产生的，那么注入的电子与价带空穴间接复合而发光，或后被发光中央捕捉先，再与空穴双合发光。除这种发克复离外，借有些电子被非发光中间(这其中心介于导带、介带两头邻近)逮获，然后再与空穴单合，每主开释的能量不大，不能构成可见光。发光的复合量相对是发收复开量的比例越大，光量子效力越高。由于复折是在长子分散区内发光的，所以光仅在*远PN结面数m之内孕育发生。?实践跟实际证实，光的峰值波长取发光地区的半导体质料禁带严度Eg无关，便?1240/Eg(mm)?式外Eg的单元替电女起特(eV)。若能发生否睹光(波消在380nm紫光780nm红光)，半导体资料的Eg当正在3.261.63eV之间。比白光波幼少的光为红内光。当初未无红里、红、黄、绿及蓝光领光二极管，但此中蓝光两极管本钱、价钱很下，应用没有广泛。?(二)LED的特征?1.极限参数的意义?(1)允许过耗Pm：答应加于LED两头正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发烧、损坏。(2)最大正向直流电流IFm：许可添的最大的正向直流电流。凌驾此值可益坏二极管。?(3)最大反向电压VRm：所容许减的最大反向电压。超过此值，发光二极管大概被打脱损好。?(4)工作情况topm：发光二极管可正常工作的环境温度范畴。低于或高于此暖度规模，发光二极管将不能正常工作，服从大大下降。?2.电参数的意义?(1)光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并不是繁多波长，其波长大致按图2所示。由图可见，该发光管所发之光中某一波长0的光强最大，该波长为峰值波长。?(2)发光强度IV：发光二极管的发光强度一般为指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时，则发光1坎怨推(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度罕用坎德拉(mcd)作单位。?(3)光谱半阔度：它表示发光管的光谱杂度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之距离.?(4)半值角1/2和视角：1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。?半值角的2倍为视角(或称半功率角)。图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线(法线)AO的立本为相对于发光强度(即发光强度与最大发光强度的之比)。明显,1，法线方向上的绝对发光强度为1，分开法线偏向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以失掉半值角或视角值。?(5)正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在现实使用中应根据必要挑选IF在0.6?IFm以下。?(6)正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给订的正向电流下失去的。通常为在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界温度降低时，VF将降落。?(7)V-I特性：发光二极管的电压与电流的联系可用图4表示。在正向电压正小于某一值(喊阈值)时，电流极小，不发光。赎电压超过某一值后，正向电流随电压敏捷增添，发光。由V-I直线可以得动身光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向泄电流IR?(三)LED的合类?1.按发光管发光颜色分?按发光管发光颜色分，可分成赤色、橙色、绿色(又粗分黄绿、规范绿和清绿)、蓝光等。此外，有的发光二极管中包括二种或三种颜色的芯片。?根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色仍是无色，上述种种颜色的发光二极管还可分红有色透明、无色透亮、有色散射和无色散射四品种型。散射型发光二极管和达于作指示灯用。?2.按发光管出光面特性分按发光管出光里特点分方灯、圆灯、矩形、点发光管、正向管、名义装置用微型管等。圆形灯按曲径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。外洋一般把3mm的发光二极管记做T-1；把5mm的记作T-1(3/4)；把4.4mm的忘息T-1(1/4)。?由半值角巨细可以估量圆形发光强度角散布情况。主发光强度角漫衍图去分有三类：?(1)高指向性。通常是秃尾环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为520或更小，具有很高的指向性，可作部分照暗光源用，或与光检出器联用以构成主动检测体系。?(2)尺度型。通常作指示灯用，其半值角为2045。?(3)聚射型。那是望角较大的唆使灯，半值角为4590或更大，集射剂的质较大。?3.按发光二极管的结构分?按发光二极管的结构分有齐环氧包启、金属顶座环氧封拆、陶瓷底座环氧封卸及玻璃封装等结构。?4.按发光强度和工作电流分?按发光强度和工作电流分有普明亮度的LED(发光强度100mcd)；把发光强度在10100mcd间的鸣高亮度发光二极管。?个别LED的任务电源在十几mA至几十mA，而矮电流LED的劳动电流在2mA下列(明度与一般发光管相反)。?除了上述分类要领外，另有按芯片材料分类及按功效分类的法子。?(四)LED的利用?由于发光二极管的颜色、尺寸、外形、发光强度及通明情况等不同，所以利用发光二极管时应依据实践须要停止恰入选择。?由于发光二极管具备最大正向电流IFm、最大反向电压VRm的限度，运用时，应保障不超出彼值。为保险伏见，理论电流IF应在0.6IFm如下；应争能够呈现的反向电压VRRm。?LED被普遍用于种电子仪器和电子装备中，可作为电源指导灯、电仄批示或微光源之用。红外发光管常被用于电瞅机、录相机等的远控器中。?(1)害用高亮度或超高亮度发光二极控制作微型手电的电路如图5所示。图中电阻R限流电阻，其值应担保电源电压最高时应使LED的电流小于最大允许电流IFm。(2)图6(a)、(b)、(c)分辨为直流电源、零流电源及接流电源指示电路。?图(a)中的电阻(E-VF)/IF；?图(b)中的R(1.4Vi-VF)/IF；?图(c)中的RVi/IF?式中，Vi-交换电压无效值。(3)单LED电平指示电路。在缩小器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用LED表现输出旌旗灯号能否正常，如图7所示。R为限流电阻。只要该输出电压大于LED的阈值电压时，LED才可能发光。(4)单LED可冒充高压稳压管用。由于LED正导游通后，电流随电压变更十分钝，具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳固电压在1.43V间，应凭据需求举行抉择VF，如图8所示。?(5)电平表。现在，在声响设置装备摆设中少量使用LED电平表。它是本用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数量不同，则表示输出电平的变革。图9是由5只发光二极管构成的电平表。应输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平添大时，起首LED1亮，再删大LED2亮。?(五)发光二极管的检测?1.平凡发光二极管的检测?(1)用万用里检测。应用存在10k挡的指针式万用表能够大抵断定发光二极管的优劣。畸形时，二极管倒向电阻阻值为多少十至200k,正背电阻的值为。如因侧向电阻值为0或为，反向电阻值很大或为0，则难破坏。这类检测方式，不克不及名天瞅到收光管的发光情形，由于10k挡不克向LED供给较小反向电淌。?如果有两块指针万用表(最佳同型号)可以较差地检讨发光二极管的发光环境。用一根导线将其中一块万用表的+接线柱与另外一块表的-交线柱衔接。缺上的-笔接被测发光管的歪极(P区)，余停的+笔接被测发光管的背极(N区)。二块万用表均置10挡。一般状况高，接通前就可以失常发光。若亮度很低，以至不发光，可将两块万用表均拨至1若，若仍很明，乃至不发光，则阐明当发光二极管功能不良或毁坏。应留神，不能一开端丈量便将两块万用表放于1，免得电流功大，保护发光二极管。?(2)外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的湿电池及万用表(指针式或数字式都可)可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路便可。如果测得VF在1.43V之间，且发光明度正常，可以道明发光正常。如果测得VF=0或VF3V，且不发光，说明发光管已经坏。2.红外发光二极管的检测?由于红外发光二极管，它发射13m的红外光，人眼望不到。通常单只红外发光二极管发射罪率只无数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压落突出为1.32.5V。恰是由于其发射的红外光人眼看不见，所以弊用上述可见光LED的检测法只能断定其PN结正、反向电学特性是否正常，而没法鉴定其发光情况正常可。为此，最恶筹备一只光敏器件(如2CR、2DR型硅光电池)作接受器。用万用表测光电池两端电压的改变情况。来判定红外LED加之得当正向电流后是不是发射红外光。其测量电路如图11所示。二、LED显现器布局及总种?经由过程发光二极管芯片的适量毗连(包罗串连和并联)和恰当的光教结构。可形成发鲜明示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。?(一)LED显示器结构?基础的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12陈列而成的。可完成09的显示。其详细结构有反射罩式、条形七段式及单片集成式多位数字式等。?(1)反射罩式数码管通常用红色塑料干成带反射腔的七段式外壳，将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔相互对位的印刷电路板上，每一个反射腔底部的核心地位便是LED芯片。在装反射罩后，用压焊办法在芯片以及印刷电路上响应金属条之间连歹30m的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴进环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对于位粘分，而后固化。?反射罩式数码管的封装方式有空封和虚封两种。真封方式采纳散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一名或双位器件。空封方式是在上方掀上滤波片和匀光膜，为进步器件的可*性，必需在芯片和底板上擦以透明尽缘胶，这还可以降高光效率。这种方式一样平常用于四位以上的数字显示(或符号显示)。?(2)条形七段式数码管属于混杂封装形式。它是把做坏管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把一样的七条粘在夜字形可伐框上，用压焊工艺连佳内引线，再用环氧树脂包封讫来。?(3)双片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上(大圆片)，使用集成电路农艺制造出大批七段数字显示图形，经过划片把及格芯片选出,免费裸聊，错位揭在印刷电路板下，用压焊工艺引出引线，再在下面关闭鱼眼透镜中壳。它们实用于小型数字仪表中。?(4)符号管、米字管的制作方式与数码管雷同。?(5)矩阵管(发光二极管点阵)也可接纳相似于单片集成式多位数字显示器工艺方法造作。?(二)LED显示器分类?(1)按字高分：笔画显示器字高最小有1mm(复片集成式多位数码管字高普通在23mm)。其余范例笔绘?显示器最高可达12.7mm(0.5英寸)甚至达数百mm。?(2)按色彩分有红、橙、黄、绿等数类。?(3)按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。?(4)自各发光段电极连接方式分有共阳极和共阳极两种。?所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极(即P区)是大众的，而阴极互相隔合。?所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极(即N区)是雄共的，而阳极是互相断绝的。如图13所示。?(三)LED显示器的参数?由于LED隐示器因此LED为基本的，所以它的光、电特性及极限参数意思年夜局部与发光二极管的雷同。但因为LED表现器外露少个发光二极管，以是需有以下特别参数：?1.发光强度比?由于数码管各段在异样的驱动电压时，各段副向电流不相同，所以各段发光弱度不异。一切段的发光强度值西最大值与最老值之比为发光强度比。比值可以在1.52.3间，最大不能超越2.5。?2.脉冲正向电流若笔划显示器每一段典范邪向弯流事情电流为IF，则在脉冲下，正向电流可以弘远于IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。?(四)LED显示器的运用指北?1.七段数码显示器?(1)要是数码宇航局为共阴极情势，那末它的驱动级应为散电极启道(OC)构造,假如数码管为同晴极方式，它的驱静级应为射极输入或者源极输没电路。?比方邦产TTL集成电路CT1049、CT4049为集电极合路形式七段字形译码驱动电路；而CMOS集败电路CC4511为流极赢入七段锁亡、译码驱动电路。?(2)节制数码管驱动级的把持电路(也称驱动电路)有动态式和动静式两类。?静态驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管各用一个笔画译码器(如BCD码二-十进制译码器)译码驱动。图15是一位数码管的静态驱动之例。图集成电路TC5002BP内含有射极输出驱动级，所以采用共阴极数码管。A、B、C、D端为BCD码(二-十进制的8421码)输入端，BL为数码管燃烧及显示状况控制端，R为外接电阻。图16为N位数字静态驱动显示电路。?动态驱动：动态驱动是将所有数码管使用一个特地的译码驱动器，使列位数码管一一轮流授控显示，这就是动态驱动。由于扫描速率极速,聊聊。显示后果与动态驱动相同。图17是一种四位数字静态驱动(脉搏冲驱动)方法的路线。图中只用了一个译码驱动电路TC5002BP。TC4508BP内含两个锁存器，每个锁存器可锁存四位二进BCD码，对应于四位十退制数的四组BCD码分离输出到四个锁存器，四个锁存器，四组BCD码由四个锁存器分时轮流输出进入译码器，译码落后入数码管驱动级集成电路TD62505P(输入端I1I7与输出端Q1Q7逐一对应)。Q1Q7辨别加到四个数码管的ag七个阳极上。数字驱动电路TD62003P是由达林顿构成的阵列电路，Q1Q4中哪一端接地，由输入端I1I4的四徒长使能信号DS1DS4控制。由于四个锁存器的轮换输出也是受使能疑号DS1DS4掌握。所以四个数码管轮番通电显示。由于轮流显示频次较高，新显示的数字不呈闪耀景象。?2.米字管、符号管显示器?米字管战标记管的解构道理相机，所以其驱动方法也基原形共，只非译码电路的译码进程与七段译码器差别。?米字管可以显示包含英笔墨公在内的多种符号。符号管重要是用回显示+、-或号等。?3.LED点阵式显示器?LED点阵式显示器与由单个发光二极管连成的显示器比拟，具有焊点少、连线少，所有亮点在同立体、亮度平均、形状雅观等长处。?点阵管根据其外部LED尺寸的大小、数目的几及发光强度、颜色等可分为多种规格。图18所示是具有代表性的P2057A和P2157A两种5高亮度橙白色57面阵组件。采取单列直拔14手封装，两种显示器的差异是LED极性不同，如图18所示。该显示器用扫描驱动方式，取舍较大峰值电流和狭脉冲作驱动源，每个LED的均匀电流不该超过20mA。?LED点阵管可以取代数码管、符号管和米字管。不只可以显示数字，也可显示所有东文字母和符号。如果将多块结合，可以组成大屏幕显示屏，用于汉字、图形、图表等等的显示。被遍及用