led完全手冊(cè)

1、1LED完全手冊(cè)完全手冊(cè)一、LED的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層

2、，稱為pn結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，通常被用在電子器具來顯示電路是否關(guān)閉或打開的指示燈光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。透明

3、的環(huán)氧半導(dǎo)體晶片LED環(huán)氧圍封下伸出的那兩條線或者“燈泡“顯示出LED應(yīng)怎樣加連接到電路LED導(dǎo)線的負(fù)極是以兩種方法來顯示一種是由燈泡的平面第二種是兩條線當(dāng)中短的那條線負(fù)極導(dǎo)線應(yīng)連接到電池負(fù)端LED運(yùn)行電壓相對(duì)很低大約只有1到4伏電壓吸取的電流也大約只有10到40毫安.發(fā)光二極管最重要的一部分就是在燈泡中央的半導(dǎo)體晶片晶片有兩個(gè)由接口分離的區(qū)域P區(qū)域是由正電荷控制而n區(qū)域是由負(fù)電荷控制這個(gè)接口充當(dāng)了P和n電子流動(dòng)的擋板只有當(dāng)半導(dǎo)體晶片的

4、電壓足夠時(shí)電流才開時(shí)流動(dòng)和電子穿過接口進(jìn)入到P區(qū)域什么使LED發(fā)出光和什么決定了發(fā)光二的顏色當(dāng)足夠的電壓到達(dá)晶片穿過發(fā)光二極管的導(dǎo)線電子就非常容易的在P和N的區(qū)域穿過分隔處在P區(qū)域正電荷比負(fù)電荷要多很多在n區(qū)域中的電子比正電荷多當(dāng)電壓和電流開始流動(dòng)在N區(qū)域的電子就有足夠的能源移動(dòng)穿過分隔處進(jìn)入P區(qū)域由于共有的庫侖力的正負(fù)電荷之間的互相吸引P區(qū)域電子立即吸引到正電荷當(dāng)電子足夠的移動(dòng)到與P區(qū)域的正電荷的接近這兩種電荷就“重新結(jié)合“每次電子和

5、正電荷結(jié)合時(shí)電位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶拍苊看握?fù)電荷的重新結(jié)合時(shí)電磁能的量子以半導(dǎo)體材料的頻率特性的光電形式發(fā)出(通常是鎵砷和磷的化學(xué)元素結(jié)合)只有當(dāng)光量子在非常狹的頻率范圍內(nèi)才可以發(fā)射光不同的半導(dǎo)體材料使發(fā)光二極管發(fā)出不同的顏色和需要不同的能量去使它們變亮.發(fā)光二極管發(fā)出的能量有多少所需的電壓引起電子流動(dòng)穿過Pn分隔處和電能是同恒量的不同顏色的發(fā)光二極管發(fā)出單色的顯眼光發(fā)光二極管發(fā)出光的能量(E)是和電子電荷(q)有關(guān)和所需的電壓(V)使發(fā)光二

6、極管發(fā)光E=qV焦耳這個(gè)公式簡單的說明了電壓和電能是同恒量的.恒量q是指一個(gè)單電子的電荷1.6x1019庫侖(電量單位)找出來自電壓的能量假如測量流過發(fā)光二極管導(dǎo)線的電壓你希望找出使發(fā)光二極管發(fā)出光所需的相應(yīng)能量.比如說發(fā)紅光的發(fā)光二極管和所測電壓和導(dǎo)線是1.7伏那么使二極管發(fā)光所需的能量是E=qV或者E=1.6x1019(1.71)焦耳找出波長或頻率光的頻率和光的波長有關(guān)聯(lián)分光儀可以用來檢查由發(fā)光二極管發(fā)出的光和估計(jì)由LED發(fā)出光的最

7、高峰值.但我們更喜歡檢測由LED所發(fā)出的光強(qiáng)度.C是代表光的速度(3x108米每秒)而是代表由分光儀讀取的光波長(以納米或109米為單位).假如你從分光儀器中觀察發(fā)紅光的二極管你會(huì)發(fā)現(xiàn)LED發(fā)出的最高的強(qiáng)度顏色范圍和從分光儀讀取的波長是相符合的=660nm660x109m.3射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200500nm。LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于InGa

8、NYAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫350010000K的各色白光。目前已商品化的第一種產(chǎn)品為藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發(fā)光效率約為25流明瓦，YAG多為日本日亞公司的進(jìn)口，價(jià)格在2000元公斤；第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe為材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差。某些種類的白色LED光源離不開四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍(lán)粉和石榴石結(jié)構(gòu)的黃色粉，在未來較被看好的是

9、三波長光，即以無機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝LED白光，預(yù)計(jì)三波長白光LED今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小，穩(wěn)定性要求也高，具體應(yīng)用方面還在探索之中。六、LED壽命的理解LED的使用壽命，一般認(rèn)為在理想狀態(tài)下一般認(rèn)為有10萬小時(shí)。但在實(shí)際在使用過程中其光強(qiáng)會(huì)隨使用時(shí)間的推移逐漸衰減，光效率逐漸降低。把光強(qiáng)衰減到初始光強(qiáng)的70%以下時(shí)定為壽命終止，就目前來說還沒有明確的國家標(biāo)準(zhǔn)用來衡量。而且LE

10、D的使用壽命與其芯片的本身的質(zhì)量及其封裝技術(shù)、工藝有直接關(guān)系，某些芯片在20mA條件下連續(xù)點(diǎn)亮4000小時(shí)后其光亮度衰減已達(dá)50%。但是隨著技術(shù)、工藝的提高，光衰時(shí)間越來越緩慢，即壽命也越長。七、LED的節(jié)能及可性LED是電流控制元件，通過流過的電流，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，因其不存在摩擦損耗和機(jī)械損耗，所以在節(jié)能方面比一般的光源的效率高，但是LED光源并不能像一般的普通光源一樣可以直接使用電網(wǎng)電壓，它必須配置一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換裝置，提供滿足其額定

11、的電壓、電流，才能正常工作，即LED專用電源。但是各種不同的LED電源其性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同，所以選擇合適、高效的LED專用電源，才能真正體現(xiàn)LED光源高效特性。因?yàn)榈托实腖ED電源本身就需要消耗大量電能，在配合LED的使用過程中根本就體現(xiàn)不出LED的高效節(jié)能特性。而且LED電源也必須是高可性電源，才能保證LED光源系統(tǒng)長壽命。八、LED的基本特性及使用時(shí)的注意事項(xiàng)1常見的LED電性能參數(shù)（1）LED正向電壓不同顏色的LED在額定的

12、正向電流條件下，有著各自不同的正向壓降值，紅、黃色：1.8~2.5V之間，綠色和藍(lán)色：2.7~4.0V之間。對(duì)于同種顏色的LED，其正向壓降和光強(qiáng)也不是完全一致的。如下表：發(fā)光顏色外觀顏色波長λD(nm)正向電壓VF亮度Iv(mcd)IF=20mAMin.Max.紅色水透明645~6601.82.550~300黃綠色水透明570~5751.82.550~300黃色水透明585~5901.82.5500~5000藍(lán)色水透明455~4752