LED发光二极管理规划

1、LED发光光二极管管半导体发光光器件包包括半导导体发光光二极管管（简称称LEDD）、数数码管、符符号管、米米字管及及点阵式式显示屏屏（简称称矩阵管管）等。事事实上，数数码管、符符号管、米米字管及及矩阵管管中的每每个发光光单元都都是一个个发光二二极管。 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）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P

2、区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。假设发光是是在P区中发发生的，那那么注入入的电子子与价带带空穴直直接复合合而发光光，或者者先被发发光中心心捕获后后，再与与空穴复复合发光光。除了了这种发发光复合合外，还还有些电电子被非非发光中中心（这这个中心心介于导导带、介介带中间间附近）捕捕获，而而后再与与空穴复复合，每每次释放放的能量量不大，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。由由于复合合是在少少子扩散散区内发发光的，所所以光仅仅在靠近近PN结面面数m以内产产生。理理论和实

3、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，即即12240/Eg（mm）式式中Egg的单位位为电子子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光780nm红光），半导体材料的Eg应在3.261.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。（二）LED的特性1极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 （3）最大反向电压V

4、Rm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。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非单一波长，其波长大体按图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通常是指法线（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坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位

5、。（3）光谱半宽度:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.（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给出出的二只只不同型型号发光光二极管管发光强强度角分分布的情情况。中中垂线（法法线）AAO的坐坐标为相相对发光光强度（即即发光强强度与最最大发光光强度的的之比）。显显然，法法线方向向上的相相对发光光强度为为1，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）正向向工作电电流Iff：它是是指发光光二极管管正常发发光时的的正向

6、电电流值。在在实际使使用中应应根据需需要选择择IF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 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。在在正向电电压正小小于某一一值（叫叫阈值）时时，电流流极小，不不发光。当当电压超超过某一一值后，正正向电流流随电压压迅速增增加，发发光。由由V-II曲线可可以得出出发光管管的正向向电压，反反向电流流及反向向电压等等参数

7、。正正向的发发光管反反向漏电电流IRR100A以下下。（三）LEED的分分类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）、蓝蓝光等。另另外，有有的发光光二极管管中包含含二种或或三种颜颜色的芯芯片。根根据发光光二极管管出光处处掺或不不掺散射射剂、有有色还是是无色，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。散散射型发发光二极极管和达达于做指指示灯用用。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

8、装用微型型管等。圆圆形灯按按直径分分为2mmm、4.44mm、5mmm、8mmm、10mmm及20mmm等。国国外通常常把3mmm的发光二二极管记记作T-1；把把5mmm的记作作T-11（3/44）；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。从从发光强强度角分分布图来来分有三三类：（1）高指指向性。一一般为尖尖头环氧氧封装，或或是带金金属反射射腔封装装，且不不加散射射剂。半半值角为为520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，

9、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按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。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通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。 除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。（四）LEED的应应用由于发发光二极极管的颜颜色、尺尺寸、形形状、发

10、发光强度度及透明明情况等等不同，所所以使用用发光二二极管时时应根据据实际需需要进行行恰当选选择。由由于发光光二极管管具有最最大正向向电流IIFm、最最大反向向电压VVRm的的限制，使使用时，应应保证不不超过此此值。为为安全起起见，实实际电流流IF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）利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。图中电阻R限流电阻，其值应保证电源电压最高

11、时应使LED的电流小于最大允许电流IFm。（2）图66(a)、(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(a)中的电电阻（E-VVF）/IFF； 图(b)中的R（1.44Vi-VF）/IFF; 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。RR为限流流电阻。只只有当输输出电压压大于LLED的的阈值电电压时，LED才可能发光。（4）单LED可充作低压稳压管用。由于LED正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普

12、通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在1.43V间，应根据需要进行选择VF，如图8所示。（5）电平平表。目目前，在在音响设设备中大大量使用用LEDD电平表表。它是是利用多多只发光光管指示示输出信信号电平平的，即即发光的的LEDD数目不不同，则则表示输输出电平平的变化化。图99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，全全不发光光。输入入信号电电平增大大时，首首先LEED1亮亮，再增增大LEED2亮亮。 （五）发光光二极管管的检测测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。正正常

13、时，二二极管正正向电阻阻阻值为为几十至至2000k,反向电电阻的值值为。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。这这种检测测方法，不不能实地地看到发发光管的的发光情情况，因因为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“+”笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置10挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至

14、不发光，可将两块万用表均拨至1若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于1，以免电流过大，损坏发光二极管。（2）外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在1.43V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF3V，且不发光，说明发光管已坏。 2红外发发光二极极管的检检测由于红红外发光光二极管管，它发发射13mm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

15、的红外外LEDD发光强强度角分分布也不不相同。红红外LEED的正正向压降降一般为为1.332.55V。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、反反向电学学特性是是否正常常，而无无法判定定其发光光情况正正常否。为为此，最最好准备备一只光光敏器件件（如22CR、2DRR型硅光光电池）作作接收器器。用万万用表测测光电池池两端电电压的变变化情况况。来判判断红外外LEDD加上适适当正向向电流后后是否发发射红外外光。其其测量电电路如图图11所示示. DATE M.d.yyyy 9.29.2022 DATE HH:mm DATE M.d.yyyy 9.29.2022 DATE HH:mm 08:35 DATE HH:m