1 、简述
发光二极管(名称取至 "Light Emitting Diode"
的首字母,简称LED)是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件,其电气符号如下图(1)所示,图中带发射状的表示LED,通常该正极(阳极)引脚用A表示,而负极(阴极)引脚用K表示。发光二极管这种电子元件早在1962年出现led照明元件,早期只能发出低光度的红光,之后发展出其他单色光的版本,时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。目前,发光二极管已被广泛地应用于室内外LED照明、LED显示屏、交通信号灯、汽车用灯、TFT
LCD显示屏的背光源、灯饰、光纤通信等等。
2 、发光原理
LED与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性,只是LED可以发光!如图(2)所示,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(如:
早期爱迪生发明的白炽灯),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。
3、LED的结构
下面,我们以常见的一个LED白灯为例子,说明一下LED的结构。如图(3)所示,该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)
4、LED的种类
根据LED的不同封装、发光面和特性的不同,LED可大致分成下面的几个类型:
4.1
插件型LED
如下图(4),需要指出的是:
插件型LED除了常见的2个腿的单色型LED,还包括3个引脚的双色型LED,此外还有4个引脚的RGB全彩LED。
4.2
贴片型LED
如下图(5)所示,通常贴片型SMD的LED分为0402、0603、0805、1206等等封装,颜色有单色、双色和RGB全彩。
4.3
高功率LED
如下图(6)所示,这种LED通常是照明用途的,而且多数是发白色光的LED,功率可达数瓦以上。
4.4
LED 数码管
如下图(7)所示,通过将多个LED作成各个字段,组成特点的字母或组合,可以显示0~9或米字型(可显示英文字符)或Bar条段型用于指示进度或比例。
4.5
LED点阵屏
如下图(8)所示,将LED组成矩阵式,可显示中英文字母,如厂家的LED显示屏就是由这些点阵屏模组组合出来的。按颜色,可以是单色、双色或RGB全彩。
4.6
“智能”LED
如下图(9)所示,这种类型的LED不仅内含LED灯芯,还内置了控制电路IC,能实现特定的功能,如闪烁Flash
或者总线寻址控制各个点的颜色等等,代表型号如 :WS2812、WS2811等等。
4.7
特殊LED
如下图(10)所示,这种LED之所以特殊,是因为它可发出人类眼睛不可视的灯光,如红外线、紫外线等等。日常生活中,我们所使用的遥控器就是这种LED灯。
5、LED的主要参数
5.1正向电压VF
指有正向电流流过时,阳极A与阴极K之间产生的电压。单位为V(伏特)。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。而超过了正常工作电压,LED可能被击穿。通常,不同发光颜色的LEDled照明元件,其正常的正向电压也不同,如红灯通常是1.8~2.0V
之间,而蓝灯和白灯在2.8~3.3V之间。
5.2正向电流
IF
指有正向电流流过时,阳极A与阴极K之间产生的电流。单位为A(安培)。通常,LED的正向电流应控制在20mA以内,过大的电流容易导致LED的P、N之间的结点温度Tj过高而导致LED损坏或减少使用寿命。另外,LED
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