LED的基本理论知识

发布 2019-06-19 08:34:20 阅读 2535

一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用

d) k, d( u9 , v% [1 \m! p6

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。

@/i7 a9 s$ v% n8 q3 p

t, n, `m3 b3 i2 k6 r: y( z5 g( `# ?!n/ f) l

b# e$ p8 k9 e$ c0 ](p' e( ~6 o

b" c7 ]3 g* d! z

# @:q3 y; b 由图可见,该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大,该波长为峰值波长。 +n/ l! j" ?s) c0 g8 @%q

8 t% y6 n. qq# i) o(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。 9 ?

4 @*s( [7 |*o% w

4 o/ y7 k, ^y( f4 e/ m3 q(3)光谱半宽度δλ: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。 (p# h2 x' a/ p

6 n7 b1 n$ i9 e+ x5 w6 l7 [6 z# a(4)半值角θ1/2和视角:θ1/2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)。

7 i8 ](i z: v~: y! p8 @1 [j1 h( \s6 h1 [8 g0 z

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的坐标为相对发光强度(即发光强度与最大发光强度的之比)。显然,法线方向上的相对发光强度为1,离开法线方向的角度越大,相对发光强度越小。

由此图可以得到半值角或视角值。

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。在实际使用中应根据需要选择if在0.6·ifm以下。

5 j+ v* o8 j: v! b(6)正向工作电压vf:

参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在if=20ma时测得的。发光二极管正向工作电压vf在1.

4~3v。在外界温度升高时,vf将下降。$ p2 jo$ y6 n3 ew) i0 z' p3 z0 c

7)v-i特性:发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。" t! l4 s+ h1 \)

p& l2 w. l% s

6 x5 a; qo$ f& n+ ?2 e% h 在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。

由v-i曲线可以得出发光管的正向电压,反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流ir<10μa以下。

1 k& j& r7 ['n/ v) k& m; g# k(三)led的分类 3 i& o& f5 f$ y3 \&c

3 y3 l0 f1 k0 m" b4 1.按发光管发光颜色分

o/ d( k) t: a+ v. y:

g4 n, s0 j( a6 d, h# y- x& e按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

w& i根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。 2 `)k$ x' |8 w- o6 l

## z/ w( y! m 2.按发光管出光面特征分 ' d& x2 ; a% l* ]e! ^p

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)。 i4 p& l# cq* q: r* q) w

x3 d3 r' s3 d* m 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。 (c4 p~( c7 s$ n. g

2 a1 m4 i. hw2 d0 l(四)led的应用

0 3 w/ _

图(a)中的电阻≈(e-vf)/if;

1 f' a8 i" k?5 p/ w 图(b)中的r≈(1.4vi-vf)/if;

v4 h. u) s% ~5 b 图(c)中的r≈vi/if

5 e/ q& \w) ~wa6 p% h 式中,vi——交流电压有效值。

3)单led电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端,可用led表示输出信号是否正常,如图7所示。r为限流电阻。

只有当输出电压大于led的阈值电压时,led才可能发光。

g6 l2 b1 e4 q0 g9 d, `9 r% p- {0 s1 n

1 o) w& f) n/ h8 ~7 o, g! x

\(v' m- ^7 i

图 j1 |7 {!x6 m- `4 k: z(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,具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在1.4~3v间,应根据需要进行选择vf,如图8所示。

.v3 s9 y5 r/ \# m: f8 r

5)电平表。目前,在音响设备中大量使用led电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的,即发光的led数目不同,则表示输出电平的变化。

图9是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时,全不发光。输入信号电平增大时,首先led1亮,再增大led2亮……。

7i$ m3 \/w$ z' b$ e+ 9 m" i& c7 g. a# v; t; !6 w: k9 wp5 o(五)发光二极管的检测

8 r/ c& b: w|6 f5 f7 j3 f. d6 j3 ~&z

1.普通发光二极管的检测 # j7 z4 x* {# ?+j

1)用万用表检测。利用具有×10kω挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时,二极管正向电阻阻值为几十至200kω,反向电阻的值为∝。

如果正向电阻值为0或为∞,反向电阻值很小或为0,则易损坏。这种检测方法,不能实地看到发光管的发光情况,因为×10kω挡不能向led提供较大正向电流。 8 d5 f:

b1 f4 n" m8 d/ w

7 n& x( q# t) 如果有两块指针万用表(最好同型号)可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极(p区),余下的“+”笔接被测发光管的负极(n区)。

两块万用表均置×10ω挡。正常情况下,接通后就能正常发光。若亮度很低,甚至不发光,可将两块万用表均拨至×1ω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×1ω,以免电流过大,损坏发光二极管。

v' b& h& x& j, _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1.4~3v之间,且发光亮度正常,可以说明发光正常。如果测得vf=0或vf≈3v,且不发光,说明发光管已坏。

) n6 c' q# f* d( d+ n/ q) b7 d: f, c2 {7 ]

2 l1 g8 e2 n+ u- _e, f/ s6 k# x

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