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發(fā)光二極管
來源：作者：日期：2017-11-17 14:11:48點(diǎn)擊：6780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(jìn)到N區(qū)的空***和由N區(qū)注進(jìn)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(diǎn)
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(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點(diǎn)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(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(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(qiáng)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(lán)、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(yuǎn)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(lán)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(diǎn)
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(hù)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(jìn)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(shí)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(diǎn)
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?yàn)槭怯孟冗M(jìn)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(yuǎn)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。
