整理發(fā)光二極管技術資料匯總

1、精品文檔發(fā)光二極管目錄隱藏簡介 公式 物理特性 發(fā)光二極管分類LED光源的特點 LED光參數(shù)介紹LED光度測量原理 二、發(fā)光二極管的類型、主要參數(shù) 簡介 公式物理特性精品文檔1. 1 .普通單色發(fā)光二極管2.2.超咼亮度單色發(fā)光二極管3. 3.變色發(fā)光二極管4.4.閃爍發(fā)光二極管5. 5.電壓限制型發(fā)光二極管6. LED的結(jié)構及發(fā)光原理LED光源的特點1. 1.電壓2.2.效能3. 3.適用性4.4.穩(wěn)定性5. 5.響應時間6. 6.對環(huán)境污染7.7.顏色8. 8.價格LED光參數(shù)介紹1. 1發(fā)光效率和光通量2.2發(fā)光強度和光強分布3. 3波長LED光度測量原理1. 1光強度的測量方法2.2光

2、通量的測量方法3. 3LED的光譜功率分布測量方法:發(fā)光二極管分類、發(fā)光二極管的類型、主要參數(shù)2種1. 1 .普通單色發(fā)光二極管2.2 .超高亮度單色發(fā)光二極管2種3. 3 變色發(fā)光二極管4.4 閃爍發(fā)光二極管5. 5 .電壓限制型發(fā)光二極管6. 6 .紅外發(fā)光二極管編輯本段簡介發(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,當電子與空穴復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.它是半導體二極管的一種,可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED.發(fā)光二極

3、管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成,也具有單向?qū)щ娦?當給發(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)的空穴復合,產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光.不同的半導體材料 中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同.當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同,釋 放出的能量越多,那么發(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.發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏.它的正向伏安特性曲線很陡,使用時必須串聯(lián)限流電阻以限制通過管子的電流.限流電阻R可用下式計算：編輯本段公式R = E UF / IF編輯本段物理特性式中E為電源電壓,UF為L

4、ED的正向壓降,IF為LED的一般工作電流.發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極,應按電源正極.有的發(fā)光二極管的兩根引線 一樣長,但管殼上有一凸起的小舌,靠近小舌的引線是正極.與小白熾燈泡和氖燈相比,發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低有的僅一點幾 伏；工作電流很小有的僅零點幾毫安即可發(fā)光；抗沖擊和抗震性能好,可靠性 高,壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱.由于有這些特點,發(fā)光二極管在一些光電限制設備中用作光源,在許多電子設備中用作信號顯示器.把 它的管心做成條狀,用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導體數(shù)碼管,每個數(shù)碼管可顯示09十個數(shù)目字.編輯本段發(fā)光二極管分類發(fā)光二極管還可分

5、為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二 極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓限制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管 和負阻發(fā)光二極管等.1 普通單色發(fā)光二極管普通單色發(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 應速度快、壽命長等優(yōu)點,可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮.它屬于電流 限制型半導體器件,使用時需串接適宜的限流電阻.普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關,而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導體材料.紅色發(fā)光二極管的波長一般為 650700nm ,琥珀色 發(fā)光二極管的波長一般為 630650 nm ,橙色發(fā)光二極管的波長一般為 61

6、0630 n m 左右, 黃色發(fā)光二極管的波長一般為 585 nm 左右, 綠色發(fā)光二極管的波長一般為 555570 nm .常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT 廠標型號系列、 FG 部標型號系列和 2EF 系列,見表 4-26 、表 4-27 和表 4-28 .常用的進口普通單色發(fā)光二極管有SLR 系列和 SLC 系列等.2超高亮度單色發(fā)光二極管2 種高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導體材料與普通單 色發(fā)光二極管不同,所以發(fā)光的強度也不同.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

7、色發(fā)光二極管使用磷化鎵 GaP 或磷砷化鎵 GaAsP 等材料.常用的高亮度紅色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表 4-29 ,常用的超高亮度單色發(fā)光二 極管的主要參數(shù)見表 4-30 .3變色發(fā)光二極管變色發(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、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.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 2EF3 02 、 2EF312 、 2EF322 等型號.4閃爍

8、發(fā)光二極管閃爍發(fā)光二極管 BTS 是一種由 CMOS 集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā) 光器件,可用于報警指示及欠壓、超壓指示.閃爍發(fā)光二極管在使用時,無須外接其它元件,只要在其引腳兩端加上適當?shù)闹?流工作電壓 5V 即可閃爍發(fā)光.5電壓限制型發(fā)光二極管普通發(fā)光二極管屬于電流限制型器件,在使用時需串接適當阻值的限流電阻.電 壓限制型發(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,使用時可直接并接在電源兩端.LED的結(jié)構及發(fā)光原理50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線的根本知識,第一個商用二極管產(chǎn)生于I960年.LED是英文light emitting diode 發(fā)光二極管的縮寫,

9、它的根本結(jié)構是一塊電致發(fā)光的半導體材料,置于一個有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密 封,起到保護內(nèi)部芯線的作用,所以LED的抗震性能好.發(fā)光二極管的核心局部是由P型半導體和 N型半導體組成的晶片,在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層,稱為PN結(jié).在某些半導體材料的PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會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.當它處于正向工作狀態(tài)時即兩端加上正向電壓,電流從LED陽極流向陰極時,半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,

10、光的強弱與電流有關.編輯本段LED光源的特點1. 電壓LED使用低壓電源,供電電壓在6-24V之間,根據(jù)產(chǎn)品不同而異,所以它是一個比使用高壓電源更平安的電源,特別適用于公共場所.2. 效能消耗能量較同光效的白熾燈減少80%3. 適用性很小,每個單元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制備成各種形狀的器件, 并且適合于易變的環(huán)境4. 穩(wěn)定性10 萬小時,光衰為初始的 50%5. 響應時間其白熾燈的響應時間為毫秒級, LED 燈的響應時間為納秒級6. 對環(huán)境污染無有害金屬汞7. 顏色改變電流可以變色,發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法,調(diào)整材料的能帶結(jié)構 和帶隙,實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光.如小電流

11、時為紅色的 LED ,隨著電流的增加,可 以依次變?yōu)槌壬?黃色,最后為綠色8. 價格LED 的價格比擬昂貴,較之于白熾燈,幾只 LED 的價格就可以與一只白熾燈的 價格相當,而通常每組信號燈需由上300500只二極管構成.單色光 LED 的種類及其開展歷史最早應用半導體 P-N 結(jié)發(fā)光原理制成的 LED 光源問世于 20 世紀 60 年代初.當 時所用的材料是GaAsP,發(fā)紅光入p=650nm ,在驅(qū)動電流為20毫安時,光通量只有千分之幾個流明,相應的發(fā)光效率約0.1 流明 /瓦.70年代中期,引入元素In和N,使LED產(chǎn)生綠光入p=555nm ,黃光入p=590nm 和橙光入p=610nm

12、,光效也提升到1流明/瓦.到了 80 年代初,出現(xiàn)了 GaAlAs 的 LED 光源,使得紅色 LED 的光效到達 10 流 明 /瓦.90 年代初,發(fā)紅光、黃光的 GaAlInP 和發(fā)綠、藍光的 GaInN 兩種新材料的開發(fā) 成功,使 LED 的光效得到大幅度的提升.在 2000 年,前者做成的 LED 在紅、橙區(qū) 入p=615nm 的光效到達 100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區(qū)域入p=530nm 的光效可以到達 50 流明 /瓦.單色光 LED 的應用最初 LED 用作儀器儀表的指示光源,后來各種光色的LED 在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用,產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效

13、益.以12 英寸的紅色交通信號燈為例,在美國本來是采用長壽命,低光效的140 瓦白熾燈作為光源,它產(chǎn)生 2000 流明的白光.經(jīng)紅色濾光片后,光損失90% ,只剩下 200 流明的紅光.而在新設計的燈中,Lumileds公司采用了 18個紅色LED光源,包括電路損失在內(nèi),共耗電14瓦,即可產(chǎn)生同樣的光效.汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域.1987年,我國開始在汽車上安裝高位剎車燈,由于LED響應速度快納秒級,可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況,減少汽車追尾事故的發(fā)生.另外,LED燈在室外紅、綠、藍全彩顯示屏,匙扣式微型電筒等領域都得到了應 用.編輯本段LED光參數(shù)介紹LED的光學參數(shù)中

14、重要的幾個方面就是：光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強度、光強分 布、波長.1發(fā)光效率和光通量發(fā)光效率就是光通量與電功率之比.發(fā)光效率表征了光源的節(jié)能特性,這是衡量 現(xiàn)代光源性能的一個重要指標.2發(fā)光強度和光強分布LED發(fā)光強度是表征它在某個方向上的發(fā)光強弱,由于LED在不同的空間角度光強相差很多,隨之而來我們研究了LED的光強分布特性.這個參數(shù)實際意義很大,直接影響到 LED顯示裝置的最小觀察角度.比方體育場館的LED大型彩色顯示屏,如果選用的 LED單管分布范圍很窄,那么面對顯示屏處于較大角度的觀眾將看到失 真的圖像.而且交通標志燈也要求較大范圍的人能識別.3波長對于LED的光譜特性我們主要看它的單

15、色性是否優(yōu)良,而且要注意到紅、黃、 藍、綠、白色 LED等主要的顏色是否純粹.由于在許多場合下,比方交通信號燈對 顏色就要求比擬嚴格,不過據(jù)觀察現(xiàn)在我國的一些LED信號燈中綠色發(fā)藍,紅色的為深紅,從這個現(xiàn)象來看我們對LED的光譜特性進行專門研究是非常必要而且很有意義的.編輯本段LED光度測量原理1 光強度的測量方法把光強標準燈,LED和配有 V 入濾光片的硅光電二極管安裝和調(diào)試在光具座上,特別是嚴格地調(diào)燈絲位置,LED 發(fā)光部位及接受面位置.先用光強標準燈校準硅光電二極管,C = E/S式中 Es = IS/d2sd s 是標準燈與接受器之間的距離,I s 是標準燈的光強度, R s 是標準燈

16、的響應.E s = C ?R t式中E t是被測 LED的照度,R t是被測 LED的響應,貝U LED的 光強度It為：I t= E t ?d2t式中 d t 是 LED 與接受面之距離.對于 LED 來講,其發(fā)光面是圓蓋形狀的,光分布是很特殊的,所以在不同的測 量距離下,光強值會變化,偏離距離平方反比定律,即使固定了測量距離,但是由于 接受器接受面積不同,其光強值也會變化.因此,為了提升測量精度,應該把測量距 離和接受面積大小相對地給予固定為好. 例如, 測量距離根據(jù) GIE 推薦采用 316mm , 接受器面積固定為10X 10 mm.在同一測量距離下,LED轉(zhuǎn)角不同,其光強也相應地有變

17、化,因此為了獲得最正確值,最好讀出最大讀數(shù)R t 為佳.2 光通量的測量方法光通量測量在變角光度計的轉(zhuǎn)臺上進行,轉(zhuǎn)臺上安轉(zhuǎn)了 LED ,該轉(zhuǎn)臺在其水平面上繞著垂直軸旋轉(zhuǎn) ±90 度, LED 在垂直面上繞著測光軸旋轉(zhuǎn) 360 度. 在水平面上和垂 直面上的轉(zhuǎn)角的限制是通過步進馬達來實現(xiàn)的.轉(zhuǎn)臺在導軌上隨意移動,當測量標準 燈時,轉(zhuǎn)臺應離開導軌.測量時大轉(zhuǎn)盤在水平面上繞垂直軸旋轉(zhuǎn),步進角度為0.9 °,正方向 90°,反方向90°. LED 自身也在旋轉(zhuǎn),在每一個水平角度下,垂直平面上每隔18°進行一次信號采集,轉(zhuǎn)完 360°之后共采集

18、到 20 個數(shù)據(jù),按下式計算總光通量.如果大盤旋轉(zhuǎn) 0°90°時,小盤轉(zhuǎn) 0°360°即可.但是大盤旋轉(zhuǎn)0°90°時,有可能LED安裝不均勻不對稱而引起誤差,因此最好的解決方法是大盤轉(zhuǎn)-90°0° 90°,小盤仍然轉(zhuǎn) 0° 360°,把大盤 0° 90°和 90° 0°兩個范圍內(nèi)絕對值相等 的角度上的照度值取平均值來作為0° 90°內(nèi)的值.LED 總光通量測量的第二種方法是積分求法.此方法的優(yōu)點是簡單易行, 但測量精度不高.

19、LED 的總光通量計算方法如下,先計算離積分球入射窗口入射窗口面積A 1距離上標準燈光強值I s 進入積分球內(nèi)的光通量s, Q s= I s ? A/I 2讀出接收器上的光電流信號i s,然后把LED置于窗口上,讀出相應的接收器光電流信號it,那么LED的總光通量 為： t=lt/ls s?K式中K為色修正系數(shù).3 LED的光譜功率分布測量方法：發(fā)光二極管的光譜功率分布測量,目的是掌握LED的光譜特性和色度,再者是為了對已測得的 LED的光度量值進行修正.在測量LED光譜功率分布時,應注意以下幾點,一個是在與標準光譜輻照度進 行比擬時由于標準燈的光譜輻強度比LED強得多,為了防止這個問題,最好

20、在標準燈前加一個中性濾光片,使它的光譜輻強度接近于LED.LED的光譜寬度很窄,為了準確地描繪LED的光譜分布輪廓,最好采用窄帶波長寬度的單色儀進行測量,波長間隔為1nm為好.按下式計算 LED的光譜功率分布E t.Et入=Es入?lt入/Is入式中i是標準燈在波長i處的響應；E是標準燈的光譜功率分布；i是LED在波長入處的響應.LED的色坐標計算公式為：x= / Et入？x入d入y= / Et 入？yd 入z= / Et 入？yd 入色坐標為：x = X/X+Y+Zy = Y/X+Y+Z也可計算LED的主波長和色純度.發(fā)光二極管也與普通二極管一樣由PN結(jié)構成,也具有單向?qū)щ娦?它廣泛應用于各

21、種電子電路、家電、儀表等設備中、作電源指示或電平指示.發(fā)光二極管的主要特性表* cd坎德拉發(fā)光強度的單位編輯本段二、發(fā)光二極管的類型、主要參數(shù)按其使用材料可分為磷化鎵GaP發(fā)光二極管、磷砷化鎵GaAsP發(fā)光二極管、砷化鎵GaAs發(fā)光二極管、磷銦砷化鎵GaAsInP發(fā)光二極管和砷鋁化鎵GaAlAs發(fā)光二極管等多種.按其封裝結(jié)構及封裝形式除可分為金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝、樹脂封裝和 無引線外表封裝外,還可分為加色散射封裝D、無色散射封裝W、有色透明封裝C和無色透明封裝T .按其封裝外形可分為圓形、方形、矩形、三角形和組合形等多種,圖 4-22 為幾 種發(fā)光二極管的外形.塑封發(fā)光二極管按管體顏色

22、又分為紅色、琥珀色、黃色、橙色、淺藍色、綠色、 黑色、白色、透明無色等多種.而圓形發(fā)光二極管的外徑從 ¢2¢20mm , 分為多種規(guī)格.按發(fā)光二極管的發(fā)光顏色又可人發(fā)為有色光和紅外光.有色光又分為紅色光、黃 色光、橙色光、綠色光等.另外,發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度 發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓限制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光 二極管和負阻發(fā)光二極管等.1普通單色發(fā)光二極管 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 應速度快、壽命長等優(yōu)點,可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮.

23、它屬于電流 限制型半導體器件,使用時需串接適宜的限流電阻.圖 4-23 是普通發(fā)光二極管的應用電路.普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關,而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導體材料.紅色發(fā)光二極管的波長一般為 650700nm ,琥珀色 發(fā)光二極管的波長一般為 630650 nm ,橙色發(fā)光二極管的波長一般為 610630 n m 左右, 黃色發(fā)光二極管的波長一般為 585 nm 左右, 綠色發(fā)光二極管的波長一般為 555570 nm .常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有 BT 廠標型號系列、 FG 部標型號系列 和 2EF 系列 . 常用的進口普通單色發(fā)光二極管有SLR 系列和 SLC 系列等.2超高亮度單色發(fā)光二極管2 種高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導體材料與普通單 色發(fā)光二極管不同,所以發(fā)光的強度也不同.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