发光二极管(LED)的形成结构
发光二极管是指当在其整流方向施加电压(称为顺方向)时,有电流注入,电子与空穴复合,其一部分能量变换为光并发射的二极管。这种LED由半导体制成,属于固体元件,工作状态稳定、可靠性高,其连续通电时间(寿命)可达105h以上。
LED主要由以下几个部分构成:芯片(作用:光源发光)、支架:包括衬底及散热基座、引脚等(作用:散热、导电)、金线(作用:导电)、透明树脂(作用:保护晶粒、透光)。
发光二极管(LED)的原理
其发光原理可描述为: 电子(带负电)多的N (-:negative) 型半导体和空穴(带正电)多的P (+: positive)
型半导体结合而成。该半导体施加正向电压时,电子和空穴就会移动并在结合部再次结合,正是在结合的过程中产生大量的能量,而这些能量以光的形式释放出来,这就是其发光的奥秘。与先将电能转换为热能,再转换为光能的以往光源相比,因为LED能够直接将电能转换为光能,所以能够不浪费光能,高效率地获得光。
发光二极管的参数
发光二极管的主要参数有最大工作电流IFM和最大反向电压URM。
发光二极管最大工作电流
最大工作电流URM是指发光二极管长期正常工作所允许通过的最大正向电流。使用中不能超过此值,否则将会烧毁发光二极管。
发光二极管最大反向电压
最大反向电压URM是指发光二极管在不被击穿的前提下,所能承受的最大反向电压。发光二极管的最大反向电压URM一般在5V左右,使用中不应使发光二极管承受超过5V的反向电压,否则发光二极管将可能被击穿。
发光二极管发光强度
IV表示从特定方向观测到的亮度。单位cd(坎德拉,对应的更小单位是毫坎德拉,
即mcd),一单位立体角内发出一流明的光称为一坎德拉。比较光强时需要特别注意指向角。光强是指单位立体角内发出的光通量。透镜作为LED封装的组成部分可以向特定方向集中光输出(用透镜集光),即使光输出小也能集光,因此光强变大。需要特别指出的是,IV值通常需要指定该LED是在多大的正向电流IF下测量到的。
发光二极管光通量 Φv [lm]
是指从光源发射出来的全部光量。单位为lm(流明)。
发光二极管主波长 λD[nm]
LED一般用波长表示颜色。主波长相当于眼睛看到的颜色所对应的波长,与发光波长的峰值波长有差异,单位为nm(纳米)。
各种发光二极管发光颜色LED的波长参数
紫:400~435nm、蓝:435~480nm、蓝绿:480~500nm、绿:500~560nm、黄绿:560~580nm、黄:580~595nm、橙:595~610nm、红:610~760nm、白二极管,通常用下面的色坐标来表示。或者简单用暖白、正白、冷白表示。
传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色有关。
发光二极管色度坐标 x, y
它指用二维正交坐标系()x和y)表示LED发光颜色的实际值。
发光二极管色温
色温是指当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的色温。色温越低,颜色越偏向橙色,色温越高,颜色越偏向蓝色。
发光二极管发光视角
在发光强度分布图形(图12)中,发光强度等于最大强度一半构成的角度称为半值角。芯片的厚度、封装模条的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都对半值角的大小有直接影响。制造中,可以根据客户要求,通过选取不同的材料及选用不同的封装尺寸来得到不同大小的半值角。
从发光强度角分布图来分有三类:
A高指向性:一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
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