LED发光二极管理规划

1、LED发光二极管半导体发发光器件件包括半半导体发发光二极极管（简简称LEED）、数码管管、符号号管、米米字管及及点阵式式显示屏屏（简称称矩阵管管）等。事实上上，数码码管、符符号管、米字管管及矩阵阵管中的的每个发发光单元元都是一一个发光光二极管管。一、半导导体发光光二极管管工作原原理、特特性及应应用（一一）LEED发光光原理发光光二极管管是由-族化合合物，如如GaAAs（砷砷化镓）、GaaP（磷磷化镓）、GaaAsPP（磷砷砷化镓）等半导导体制成成的，其其核心是是PN结。因此它它具有一一般P-N结的的I-NN特性，即正向向导通，反向截止、击穿特特性。此此外，在在一定条条件下，它还具具有发光光特性

2、。在正向向电压下下，电子子由N区注入入P区，空空穴由PP区注入入N区。进进入对方方区域的的少数载载流子（少子）一部分分与多数数载流子子（多子子）复合合而发光光，如图图1所示。假设发光光是在PP区中发发生的，那么注注入的电电子与价价带空穴穴直接复复合而发发光，或或者先被被发光中中心捕获获后，再再与空穴穴复合发发光。除除了这种种发光复复合外，还有些些电子被被非发光光中心（这个中中心介于于导带、介带中中间附近近）捕获获，而后后再与空空穴复合合，每次次释放的的能量不不大，不不能形成成可见光光。发光光的复合合量相对对于非发发光复合合量的比比例越大大，光量量子效率率越高。由于复复合是在在少子扩扩散区内内发

3、光的的，所以以光仅在在靠近PPN结面面数m以内产产生。理理论和实实践证明明，光的的峰值波波长与发光光区域的的半导体体材料禁禁带宽度度g有关，即12240/Eg（mm）式式中Egg的单位位为电子子伏特（eV）。若能产产生可见见光（波波长在3380nnm紫光光7880nmm红光），半导导体材料料的Egg应在3.261.663eVV之间。比红光光波长长长的光为为红外光光。现在在已有红红外、红红、黄、绿及蓝蓝光发光光二极管管，但其其中蓝光光二极管管成本、价格很很高，使使用不普普遍。（二）LLED的的特性1极限限参数的的意义（1）允许许功耗PPm:允允许加于于LEDD两端正正向直流流电压与与流过它它的电

4、流流之积的的最大值值。超过过此值，LEDD发热、损坏。（2）最大大正向直直流电流流IFmm：允许许加的最最大的正正向直流流电流。超过此此值可损损坏二极极管。（3）最大大反向电电压VRRm：所所允许加加的最大大反向电电压。超超过此值值，发光光二极管管可能被被击穿损损坏。（4）工作作环境ttopmm:发光光二极管管可正常常工作的的环境温温度范围围。低于于或高于于此温度度范围，发光二二极管将将不能正正常工作作，效率率大大降降低。2电参参数的意意义（1）光谱谱分布和和峰值波波长：某某一个发发光二极极管所发发之光并并非单一一波长，其波长长大体按按图2所示。由图可可见，该该发光管管所发之之光中某某一波长长

5、0的光强强最大，该波长长为峰值值波长。（2）发光光强度IIV：发发光二极极管的发发光强度度通常是是指法线线（对圆圆柱形发发光管是是指其轴轴线）方方向上的的发光强强度。若若在该方方向上辐辐射强度度为（11/6883）W/ssr时，则发光光1坎德拉拉（符号号为cdd）。由由于一般般LEDD的发光光二强度度小，所所以发光光强度常常用坎德德拉(mmcd)作单位位。（3）光谱谱半宽度度:它表示示发光管管的光谱谱纯度.是指图图3中1/22峰值光光强所对对应两波波长之间间隔.（4）半值值角1/22和视角角：1/22是指发发光强度度值为轴轴向强度度值一半半的方向向与发光光轴向（法向）的夹角角。半值值角的22倍

6、为视视角（或或称半功功率角）。图3给给出的二二只不同同型号发发光二极极管发光光强度角角分布的的情况。中垂线线（法线线）AOO的坐标标为相对对发光强强度（即即发光强强度与最最大发光光强度的的之比）。显然然，法线线方向上上的相对对发光强强度为11，离开开法线方方向的角角度越大大，相对对发光强强度越小小。由此此图可以以得到半半值角或或视角值值。（5）正正向工作作电流IIf：它它是指发发光二极极管正常常发光时时的正向向电流值值。在实实际使用用中应根根据需要要选择IIF在0.66IFFm以下下。（6）正向向工作电电压VFF：参数数表中给给出的工工作电压压是在给给定的正正向电流流下得到到的。一一般是在在

7、IFF=200mA时时测得的的。发光光二极管管正向工工作电压压VF在1.443V。在在外界温温度升高高时，VVF将下下降。（7）V-II特性：发光二二极管的的电压与与电流的的关系可可用图44表示。在正向向电压正正小于某某一值（叫阈值值）时，电流极极小，不不发光。当电压压超过某某一值后后，正向向电流随随电压迅迅速增加加，发光光。由VV-I曲曲线可以以得出发发光管的的正向电电压，反反向电流流及反向向电压等等参数。正向的的发光管管反向漏漏电流IIR110A以下下。（三）LLED的的分类1按发发光管发发光颜色色分按发光光管发光光颜色分分，可分分成红色色、橙色色、绿色色（又细细分黄绿绿、标准准绿和纯纯绿

8、）、蓝光等等。另外外，有的的发光二二极管中中包含二二种或三三种颜色色的芯片片。根据据发光二二极管出出光处掺掺或不掺掺散射剂剂、有色色还是无无色，上上述各种种颜色的的发光二二极管还还可分成成有色透透明、无无色透明明、有色色散射和和无色散散射四种种类型。散射型型发光二二极管和和达于做做指示灯灯用。2按发发光管出出光面特特征分按发发光管出出光面特特征分圆圆灯、方方灯、矩矩形、面面发光管管、侧向向管、表表面安装装用微型型管等。圆形灯灯按直径径分为2mmm、4.44mm、5mmm、8mmm、10mmm及20mmm等。国外通通常把3mmm的发光二二极管记记作T-1；把把5mmm的记作作T-11（3/44）

9、；把把4.44mm的的记作TT-1（1/44）。由由半值角角大小可可以估计计圆形发发光强度度角分布布情况。从发光光强度角角分布图图来分有有三类：（1）高指指向性。一般为为尖头环环氧封装装，或是是带金属属反射腔腔封装，且不加加散射剂剂。半值值角为5520或更小小，具有有很高的的指向性性，可作作局部照照明光源源用，或或与光检检出器联联用以组组成自动动检测系系统。（2）标准准型。通通常作指指示灯用用，其半半值角为为2045。（3）散射射型。这这是视角角较大的的指示灯灯，半值值角为44590或更大大，散射射剂的量量较大。3按发发光二极极管的结结构分按发发光二极极管的结结构分有有全环氧氧包封、金属底底座

10、环氧氧封装、陶瓷底底座环氧氧封装及及玻璃封封装等结结构。4按发发光强度度和工作作电流分分按发发光强度度和工作作电流分分有普通通亮度的的LEDD（发光光强度1000mcdd）；把把发光强强度在1101000mcdd间的叫叫高亮度度发光二二极管。一般LLED的的工作电电流在十十几mAA至几十十mA，而而低电流流LEDD的工作作电流在在2mAA以下（亮度与与普通发发光管相相同）。除上述述分类方方法外，还有按按芯片材材料分类类及按功功能分类类的方法法。（四）LLED的的应用由于于发光二二极管的的颜色、尺寸、形状、发光强强度及透透明情况况等不同同，所以以使用发发光二极极管时应应根据实实际需要要进行恰恰当

11、选择择。由于于发光二二极管具具有最大大正向电电流IFFm、最最大反向向电压VVRm的的限制，使用时时，应保保证不超超过此值值。为安安全起见见，实际际电流IIF应在在0.66IFmm以下；应让可可能出现现的反向向电压VVR00。6VRRm。LEDD被广泛泛用于种种电子仪仪器和电电子设备备中，可可作为电电源指示示灯、电电平指示示或微光光源之用用。红外外发光管管常被用用于电视视机、录录像机等等的遥控控器中。（1）利用用高亮度度或超高高亮度发发光二极极管制作作微型手手电的电电路如图图5所示。图中电电阻R限流电电阻，其其值应保保证电源源电压最最高时应应使LEED的电电流小于于最大允允许电流流IFmm。（

12、2）图图6(aa)、(b)、(c)分别为为直流电电源、整整流电源源及交流流电源指指示电路路。图图(a)中的电电阻（E-VVF）/IFF；图(b)中的R（1.44Vi-VF）/IFF;图图(c)中的RVi/IF式式中，VVi交流电电压有效效值。（3）单LEED电平平指示电电路。在在放大器器、振荡荡器或脉脉冲数字字电路的的输出端端，可用用LEDD表示输输出信号号是否正正常，如如图7所示。R为限流流电阻。只有当当输出电电压大于于LEDD的阈值值电压时时，LEED才可可能发光光。（4）单LEED可充充作低压压稳压管管用。由由于LEED正向向导通后后，电流流随电压压变化非非常快，具有普普通稳压压管稳压压

13、特性。发光二二极管的的稳定电电压在11.43V间，应根据据需要进进行选择择VF，如如图8所示。（5）电电平表。目前，在音响响设备中中大量使使用LEED电平平表。它它是利用用多只发发光管指指示输出出信号电电平的，即发光光的LEED数目目不同，则表示示输出电电平的变变化。图图9是由5只发光光二极管管构成的的电平表表。当输输入信号号电平很很低时，全不发发光。输输入信号号电平增增大时，首先LLED11亮，再再增大LLED22亮。（五）发发光二极极管的检检测1普通通发光二二极管的的检测（1）用万万用表检检测。利利用具有有10kk挡的的指针式式万用表表可以大大致判断断发光二二极管的的好坏。正常时时，二极极

14、管正向向电阻阻阻值为几几十至2200kk,反反向电阻阻的值为为。如果果正向电电阻值为为0或为，反向向电阻值值很小或或为0，则易易损坏。这种检检测方法法，不能能实地看看到发光光管的发发光情况况，因为为10kk挡不不能向LLED提提供较大大正向电电流。如果有有两块指指针万用用表（最最好同型型号）可可以较好好地检查查发光二二极管的的发光情情况。用用一根导导线将其其中一块块万用表表的“+”接线线柱与另另一块表表的“-”接线线柱连接接。余下下的“-”笔接接被测发发光管的的正极（P区），余下的的“+”笔接接被测发发光管的的负极（N区）。两块万万用表均均置10挡。正正常情况况下，接接通后就就能正常常发光。若

15、亮度度很低，甚至不不发光，可将两两块万用用表均拨拨至1若，若仍很很暗，甚甚至不发发光，则则说明该该发光二二极管性性能不良良或损坏坏。应注注意，不不能一开开始测量量就将两两块万用用表置于于1，以以免电流流过大，损坏发发光二极极管。（2）外接接电源测测量。用用3V稳压压源或两两节串联联的干电电池及万万用表（指针式式或数字字式皆可可）可以以较准确确测量发发光二极极管的光光、电特特性。为为此可按按图100所示连连接电路路即可。如果测测得VFF在1.443V之间间，且发发光亮度度正常，可以说说明发光光正常。如果测测得VFF=0或或VF3V，且不发发光，说说明发光光管已坏坏。2红外外发光二二极管的的检测由

16、于于红外发发光二极极管，它它发射113mm的红外外光，人人眼看不不到。通通常单只只红外发发光二极极管发射射功率只只有数mmW，不不同型号号的红外外LEDD发光强强度角分分布也不不相同。红外LLED的的正向压压降一般般为1.32.55V。正正是由于于其发射射的红外外光人眼眼看不见见，所以以利用上上述可见见光LEED的检检测法只只能判定定其PNN结正、反向电电学特性性是否正正常，而而无法判判定其发发光情况况正常否否。为此此，最好好准备一一只光敏敏器件（如2CCR、2DRR型硅光光电池）作接收收器。用用万用表表测光电电池两端端电压的的变化情情况。来来判断红红外LEED加上上适当正正向电流流后是否否发射红红外光。其测量量电路如如图111所示. DATE M.d.yyyy 9.4.2022 DATE HH:mm