led發(fā)光二極管工作原理及檢測方法

1、led發(fā)光二極管工作原理及檢測方法發(fā)光二極管led （light-emittingdiode）是能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的結(jié)型電致發(fā)光半導體器件。1、發(fā)光二極管led主要特點（1）在低電壓（1.52.5v）、小電流（530ma）的條件下工作,即可獲得足夠高的亮度。（2）發(fā)光響應速度快（10-710-9 s）,高頻特性好，能顯示脈沖信息。（3）單色性好，常見顏色有紅、綠、黃、橙等。（4）體積小。發(fā)光面形狀分圓形、長方形、異形（三角形等）。其中圓形管了的外徑有d）l、少2、4>3、"4、4>5、"8、"10、"12、<1>20 （mm）

2、等規(guī)格,直徑lmm 的屬于超微型 led。（5）防震動及抗沖擊穿性能好，功耗低，壽命長。曲于led的pn結(jié)工作在正向?qū)顟B(tài)，木射 功耗低，只要加必要的限流措施，即可長期使用，壽命在10力小時以上，甚至可達100力小時。（6）使用靈活，根據(jù)需?？芍瞥蓴?shù)碼管、字符管、電平顯示器、點陣顯示器、固體發(fā)光板、led 平極型電視屏等。（7）容易與數(shù)字集成電路匹配。2. 發(fā)光二極管的原理發(fā)光二極管內(nèi)部是具有發(fā)光特性的pn結(jié)。當pn結(jié)導通時，依靠少數(shù)載流子的注入以及隨后的復合而輻射發(fā)光。普通發(fā)光二極管的外形、符號及伏安特性如圖1所示。led止向伏安特性曲線比較陡, 在正向?qū)▃前幾乎有電流。當電壓超過開啟電

3、壓時，電流就急劇上升。因此，led屬丁電流控制型 半導體器件，其發(fā)光亮度l （單位cd/m2,讀作坎徳拉每平方米）與正向電流if近似成正雙，有公式l =k ifm式中，k為比例系數(shù)，在小電流范圍內(nèi)（if=110ma）, m二1.31.5。當if>10ma時，滬1,式（5. 10. 1）簡化成l 二k if即亮度與止向電流成止比。以磷砂化銖黃色led為例，扌ii對發(fā)光強度與正向電流的關系如圖2所 示。led的正向電床則與正向電流以及管芯的半導體材料有關。使用時應根據(jù)所耍求的顯示亮度來選 取合適的if值（-般選10ma左右，對于高亮度led可選12ma）,既保證亮度適屮，也不會損壞led。若

4、電流過大，會燒毀led的pn結(jié)。此外，led的使用壽命將縮短。曲于發(fā)光二極管的功耗低、體積小，色彩鮮艷、響應速度快、壽命長，所以常用作收錄機、收音 機和電子儀器的電平指示器、調(diào)諧指示器、電源指示器等。發(fā)光二極管在正向?qū)〞r有一肚穩(wěn)圧作用， 還可作直流穩(wěn)壓器中的穩(wěn)壓二極管，提供基準電壓，兼作電源指示燈。目前市場上還有一種帶反射腔 及固定裝置的發(fā)光二要管(例如bt104-b2、bt102-e),很容易固定在儀器面板上。led的輸出光譜決定其發(fā)光顏色及光輻射純度，也反映出半導體材料的特性。常見管芯材料有磷 化稼(gap)、神化稼(gaasp)、磷礎化傢(gaalas)、不申鋁化稼(gan)氮化稼可發(fā)

5、藍光。3. 使用注意事項(1) 管子極性不得接反，一般講引線較長的為止極，引線較短的是負極。(2) 使用中各項參數(shù)不得超過規(guī)定極限值。止向電流if不允許超過極限工作電流ifv1值，并且 隨著環(huán)境溫度的升高，必須作降額使用。長期使用溫度不宜超過75°c。(3) 焊接時間應盡量短，焊點不能在管腳根部。焊接時應使用鍛子夾住管腳根部散熱，宜用屮 性助焊劑(松香)或選用松香焊錫絲。(4) 嚴禁用有機溶液浸泡或清洗。(5) led的驅(qū)動電路必須加限流電阻，一般町取一百歐至幾百歐，視電源電壓而定。(6) 在發(fā)光亮度基本不變的情況下，采用脈沖電圧驅(qū)動可以節(jié)省耗電。對于led點陣顯示器， 采用掃描顯示

6、方式能大大降低整機功耗。4. 檢查發(fā)光二極管的好壞發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦裕褂胷xiok檔可測出其正、反向電阻。一般正向電阻應小于30k 歐姆，反向電阻應大于1m歐姆。若正、反向電阻均為零，說明內(nèi)部擊穿短路。若正、反向電阻均為 無窮大，證明內(nèi)部開路。常見發(fā)光二極管的種類及主要參數(shù)見表2。需要說明兩點：第一，對于同種材料的管芯，由于所 摻雜質(zhì)的不同，發(fā)光顏色亦不同；第二，led屬于電流控制型器件，vf隨tf而變化，所標vf值僅供 參考。此外，根據(jù)外形也可以區(qū)分發(fā)光二極管的正、負極。早期生產(chǎn)的管子帶金屈管座，上面罩一光學 透鏡，管側(cè)有一突起，靠近突起的是正極。冃前生產(chǎn)的led,全部用透明或半透明

7、的環(huán)氧樹脂封裝而 成，并且利用環(huán)氧樹脂構(gòu)成透鏡，起放大和聚焦作用，這類管子引線較長的為e極。注意事項:不推薦使用rxlk檔測量led的正、反向電阻。因為該檔電池電壓e僅僅測量正、反向電阻，并不能檢查其能否正常發(fā)光。由于發(fā)光二極管的正向電壓vi；般1.5 2.5v,而萬用表rx1或rx10檔的電池電壓為1.5v,所以不能使管子止向?qū)ú⑶野l(fā)光。rxiok檔 的電池電壓雖然較髙，但因內(nèi)阻太人，提供的正向電流很小，管了也不會正常發(fā)光。采用雙表法可以檢査發(fā)光二極管的發(fā)光情況。最好選同一種型號的兩塊力用表，均撥一rx1或 rx10檔，按圖1(a)所示串聯(lián)使用，以提供較高的正向電壓。等效電路見(b)圖。假

8、定兩塊萬用表均采用mf30型，并且均撥到rx1檔。因為一塊表的電池電壓e二1.5v,歐姆中心 值r0二25歐姆，所以總電壓和總電阻分別是e, = 2e二 2x1.5=3vro' = 2r0= 2x25=50 歐姆如果把它們看成一塊新表，等效電路就簡成(c)圖。新表的滿度電流是：im' = ef / ro' =2e/ 2r0= e/ ro=1m討見滿度電流值并未改變。發(fā)光二極管在使用時應加上限流電阻r,將正向電流if限制在1030ma為宜，避免功耗太記而 損壞管子。一般典型正向電流可選lonia, if的計算公式為if= e-vf/ r(c)圖中的r0,能起到限流作用，因

9、此不必另接限流電阻。磷仙化銖發(fā)光二極管的止向壓降較 低,為1.7v左右。ez =3v將ro' =50歐姆,可求出用雙表法測量時的正向電流為if= ef -vf/ r0 =3-1. 7/50=26 ma <30 n)a因此對管子沒有危險。電路接通之后，管子能發(fā)出品榮奪冃的紅光。如果選用的兩塊萬用表rx1檔歐姆中心值不等，設分別為r01、r02,而兩表rx1檔的電池電壓 均為e (e二1.5v),則此時im' =2 e / r01 r02if=2 e -vf / r01 r02實例：測量一只型號不明的發(fā)光二極管。第一步,判定正、負極。用mf30型萬用表的rxiok檔測得正向電

10、阻為26k歐姆,反向電阻接近無窮大。測正向電阻吋，黑表筆接的就迅正極。第二步，將兩塊mf30型力用表均撥至rx1檔采用雙表測量，被測管發(fā)出艷麗的紅光。若把發(fā)光 二極管的極性反接，加上反向電壓時管了就不能發(fā)光。然后將兩塊萬用表撥于rx10檔，管子發(fā)光暗淡。這是因為總電阻r0'二2x250二500歐姆，提供 的正向電流較小所致。此時if3-1. 7/500=2.6 ma注意事項：(1) 采丿ij雙表法必須先調(diào)整好兩塊力用表的歐姆饗點。(2) 為了不損壞被測發(fā)光二極管，測量前應計算im'值，若im' n50nia,需選擇rx10檔。例 如，兩塊500型萬用表rx1檔串聯(lián)后的總電阻r0=20