發(fā)光二極管_LED 選型參數(shù)

發(fā)光二極管Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED。LED之所以可以發(fā)光，是因?yàn)殡娏髁鬟^(guò)LED時(shí)，產(chǎn)生了電致發(fā)光效應(yīng)(電流流過(guò)物質(zhì)或物質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)下的發(fā)光現(xiàn)象)。LED發(fā)光的顏色則是與其中摻雜的元素有關(guān)。LED的用途廣泛，可用作各種照明用途。
LED選型的重要參數(shù)
1 顏色 2封裝尺寸 3正向電壓 4功耗 5成本 6工作溫度
 
LED基本結(jié)構(gòu)
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，組成LED的主要材料包括：管芯、粘合劑、金線、支架和環(huán)氧樹脂。

圖 LED二極管結(jié)構(gòu)
 
LED分類
1按外形分
a 貼片式
b 直插式
 
貼片式與插件式二極管的正負(fù)極區(qū)分
     
                  圖 貼片發(fā)光二極管                                                             圖 插件發(fā)光二極管
 
2 按發(fā)光顏色分
a普通單色發(fā)光二極管
b高亮度發(fā)光二極管
c變色發(fā)光二極管
d閃爍發(fā)光二極管
e電壓控制型發(fā)光二極管
f紅外發(fā)光二極管等。
 
 
a普通單色LED
普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。
 
b普通單色LED
普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān)，而發(fā)光的波長(zhǎng)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(zhǎng)一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為610~630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為585 nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為555~570 nm。
 
c高亮度LED
高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。 通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。
 
d變色LED
變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色）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。
 
e電壓控制型LED
普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時(shí)需串接適當(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作為一體，使用時(shí)可直接并接在電源兩端。
 
f紅外LED
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（不可見(jiàn)光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。
 
LED發(fā)光二極管與普通二極管的比較
發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。
發(fā)光二極管與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，發(fā)光二極管圖形符號(hào)如下圖所示：

圖 二極管電路符號(hào)
主要參數(shù)及其特點(diǎn)
1正向電壓V_F
正向電壓指LED通過(guò)的正向電流為規(guī)定值時(shí)，正、負(fù)極之間產(chǎn)生的電壓降，用符號(hào)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(guò)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(shí)，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過(guò)某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。
 
2正向電流I_F
正向電流指LED在正常工作時(shí)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(shí)，電流會(huì)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反向電壓V_R
反向電壓指LED兩端所允許加的最大反向電壓。超過(guò)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
 
4最大功耗P_D
最大功耗是指允許加于LED兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的最大值。超過(guò)此值，LED發(fā)熱、損壞。LED耗電相當(dāng)?shù)停绷黩?qū)動(dòng)，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近100%。一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說(shuō)，它消耗的電能不超過(guò)0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。
 
5顏色與波長(zhǎng)
由不同材料制成的管芯可以發(fā)出不同的顏色。即使同一種材料，通過(guò)改變摻入雜質(zhì)的種類或濃度，者改變材料的組份，也可以得到不同的發(fā)光顏色。下表是不同顏色的LED所使用的發(fā)光材料。 
 

發(fā)光顏色	使用材料	波長(zhǎng)
普通紅	GaP	700
高亮紅	GaAsP	630
超亮紅	GaAlAs	660
超亮紅	AlGaInP	625-640
普通綠	GaP	565-572
高亮綠	AlGaInP	572
超高亮綠	InGaNg	505-540
普通黃	GaAsP	590-610
超亮黃	AlGaInP	590-610

6光強(qiáng)
一光源在單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量稱為該光源的光強(qiáng)I。發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（cd）常用毫坎德拉（mcd）, 一單位立體角內(nèi)發(fā)出一流明的光稱為一坎德拉?？驳吕且粋€(gè)光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度。
 
7視角
在發(fā)光強(qiáng)度分布圖形中，發(fā)光強(qiáng)度等于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度稱為半值角。如圖<5>所示。圖中，沿LED法向?yàn)闄C(jī)械軸方向，最大發(fā)光強(qiáng)度方向?yàn)楣廨S方向，機(jī)械軸與光軸之間的夾角成為偏差角。芯片的厚度、封裝模條的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都對(duì)半值角的大小有直接影響。制造中，可以根據(jù)客戶要求，通過(guò)選取不同的材料及選用不同的封裝尺寸來(lái)得到不同大小的半值角。
 
從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)分有三類：
a高指向性，一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。
b標(biāo)準(zhǔn)型，通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。
c散射型，這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大。

8工作溫度 
工作環(huán)境溫度是影響二極管工作的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)光強(qiáng)電流等參數(shù)都有很大影響
 
9使用壽命
人稱LED光源為長(zhǎng)壽燈。它為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢褂脡勖蛇_(dá)6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。