LED發(fā)光二極管理規(guī)劃

1、LED發(fā)光二極管半導(dǎo)體發(fā)發(fā)光器件件包括半半導(dǎo)體發(fā)發(fā)光二極極管（簡簡稱LEED）、數(shù)碼管管、符號號管、米米字管及及點(diǎn)陣式式顯示屏屏（簡稱稱矩陣管管）等。事實(shí)上上，數(shù)碼碼管、符符號管、米字管管及矩陣陣管中的的每個(gè)發(fā)發(fā)光單元元都是一一個(gè)發(fā)光光二極管管。一、半導(dǎo)導(dǎo)體發(fā)光光二極管管工作原原理、特特性及應(yīng)應(yīng)用（一一）LEED發(fā)光光原理發(fā)光光二極管管是由-族化合合物，如如GaAAs（砷砷化鎵）、GaaP（磷磷化鎵）、GaaAsPP（磷砷砷化鎵）等半導(dǎo)導(dǎo)體制成成的，其其核心是是PN結(jié)。因此它它具有一一般P-N結(jié)的的I-NN特性，即正向向?qū)?，反向截止、擊穿特特性。此此外，在在一定條條件下，它還具具有發(fā)光光特性

2、。在正向向電壓下下，電子子由N區(qū)注入入P區(qū)，空空穴由PP區(qū)注入入N區(qū)。進(jìn)進(jìn)入對方方區(qū)域的的少數(shù)載載流子（少子）一部分分與多數(shù)數(shù)載流子子（多子子）復(fù)合合而發(fā)光光，如圖圖1所示。假設(shè)發(fā)光光是在PP區(qū)中發(fā)發(fā)生的，那么注注入的電電子與價(jià)價(jià)帶空穴穴直接復(fù)復(fù)合而發(fā)發(fā)光，或或者先被被發(fā)光中中心捕獲獲后，再再與空穴穴復(fù)合發(fā)發(fā)光。除除了這種種發(fā)光復(fù)復(fù)合外，還有些些電子被被非發(fā)光光中心（這個(gè)中中心介于于導(dǎo)帶、介帶中中間附近近）捕獲獲，而后后再與空空穴復(fù)合合，每次次釋放的的能量不不大，不不能形成成可見光光。發(fā)光光的復(fù)合合量相對對于非發(fā)發(fā)光復(fù)合合量的比比例越大大，光量量子效率率越高。由于復(fù)復(fù)合是在在少子擴(kuò)擴(kuò)散區(qū)內(nèi)內(nèi)發(fā)

3、光的的，所以以光僅在在靠近PPN結(jié)面面數(shù)m以內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生。理理論和實(shí)實(shí)踐證明明，光的的峰值波波長與發(fā)光光區(qū)域的的半導(dǎo)體體材料禁禁帶寬度度g有關(guān)，即12240/Eg（mm）式式中Egg的單位位為電子子伏特（eV）。若能產(chǎn)產(chǎn)生可見見光（波波長在3380nnm紫光光7880nmm紅光），半導(dǎo)導(dǎo)體材料料的Egg應(yīng)在3.261.663eVV之間。比紅光光波長長長的光為為紅外光光?，F(xiàn)在在已有紅紅外、紅紅、黃、綠及藍(lán)藍(lán)光發(fā)光光二極管管，但其其中藍(lán)光光二極管管成本、價(jià)格很很高，使使用不普普遍。（二）LLED的的特性1極限限參數(shù)的的意義（1）允許許功耗PPm:允允許加于于LEDD兩端正正向直流流電壓與與流過它它的電

4、流流之積的的最大值值。超過過此值，LEDD發(fā)熱、損壞。（2）最大大正向直直流電流流IFmm：允許許加的最最大的正正向直流流電流。超過此此值可損損壞二極極管。（3）最大大反向電電壓VRRm：所所允許加加的最大大反向電電壓。超超過此值值，發(fā)光光二極管管可能被被擊穿損損壞。（4）工作作環(huán)境ttopmm:發(fā)光光二極管管可正常常工作的的環(huán)境溫溫度范圍圍。低于于或高于于此溫度度范圍，發(fā)光二二極管將將不能正正常工作作，效率率大大降降低。2電參參數(shù)的意意義（1）光譜譜分布和和峰值波波長：某某一個(gè)發(fā)發(fā)光二極極管所發(fā)發(fā)之光并并非單一一波長，其波長長大體按按圖2所示。由圖可可見，該該發(fā)光管管所發(fā)之之光中某某一波長長

5、0的光強(qiáng)強(qiáng)最大，該波長長為峰值值波長。（2）發(fā)光光強(qiáng)度IIV：發(fā)發(fā)光二極極管的發(fā)發(fā)光強(qiáng)度度通常是是指法線線（對圓圓柱形發(fā)發(fā)光管是是指其軸軸線）方方向上的的發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度。若若在該方方向上輻輻射強(qiáng)度度為（11/6883）W/ssr時(shí)，則發(fā)光光1坎德拉拉（符號號為cdd）。由由于一般般LEDD的發(fā)光光二強(qiáng)度度小，所所以發(fā)光光強(qiáng)度常常用坎德德拉(mmcd)作單位位。（3）光譜譜半寬度度:它表示示發(fā)光管管的光譜譜純度.是指圖圖3中1/22峰值光光強(qiáng)所對對應(yīng)兩波波長之間間隔.（4）半值值角1/22和視角角：1/22是指發(fā)發(fā)光強(qiáng)度度值為軸軸向強(qiáng)度度值一半半的方向向與發(fā)光光軸向（法向）的夾角角。半值值角的22倍

6、為視視角（或或稱半功功率角）。圖3給給出的二二只不同同型號發(fā)發(fā)光二極極管發(fā)光光強(qiáng)度角角分布的的情況。中垂線線（法線線）AOO的坐標(biāo)標(biāo)為相對對發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度（即即發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度與最最大發(fā)光光強(qiáng)度的的之比）。顯然然，法線線方向上上的相對對發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度為11，離開開法線方方向的角角度越大大，相對對發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度越小小。由此此圖可以以得到半半值角或或視角值值。（5）正正向工作作電流IIf：它它是指發(fā)發(fā)光二極極管正常常發(fā)光時(shí)時(shí)的正向向電流值值。在實(shí)實(shí)際使用用中應(yīng)根根據(jù)需要要選擇IIF在0.66IFFm以下下。（6）正向向工作電電壓VFF：參數(shù)數(shù)表中給給出的工工作電壓壓是在給給定的正正向電流流下得到到的。一一般是在在

7、IFF=200mA時(shí)時(shí)測得的的。發(fā)光光二極管管正向工工作電壓壓VF在1.443V。在在外界溫溫度升高高時(shí)，VVF將下下降。（7）V-II特性：發(fā)光二二極管的的電壓與與電流的的關(guān)系可可用圖44表示。在正向向電壓正正小于某某一值（叫閾值值）時(shí)，電流極極小，不不發(fā)光。當(dāng)電壓壓超過某某一值后后，正向向電流隨隨電壓迅迅速增加加，發(fā)光光。由VV-I曲曲線可以以得出發(fā)發(fā)光管的的正向電電壓，反反向電流流及反向向電壓等等參數(shù)。正向的的發(fā)光管管反向漏漏電流IIR110A以下下。（三）LLED的的分類1按發(fā)發(fā)光管發(fā)發(fā)光顏色色分按發(fā)光光管發(fā)光光顏色分分，可分分成紅色色、橙色色、綠色色（又細(xì)細(xì)分黃綠綠、標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)綠和純純綠

8、）、藍(lán)光等等。另外外，有的的發(fā)光二二極管中中包含二二種或三三種顏色色的芯片片。根據(jù)據(jù)發(fā)光二二極管出出光處摻摻或不摻摻散射劑劑、有色色還是無無色，上上述各種種顏色的的發(fā)光二二極管還還可分成成有色透透明、無無色透明明、有色色散射和和無色散散射四種種類型。散射型型發(fā)光二二極管和和達(dá)于做做指示燈燈用。2按發(fā)發(fā)光管出出光面特特征分按發(fā)發(fā)光管出出光面特特征分圓圓燈、方方燈、矩矩形、面面發(fā)光管管、側(cè)向向管、表表面安裝裝用微型型管等。圓形燈燈按直徑徑分為2mmm、4.44mm、5mmm、8mmm、10mmm及20mmm等。國外通通常把3mmm的發(fā)光二二極管記記作T-1；把把5mmm的記作作T-11（3/44）

9、；把把4.44mm的的記作TT-1（1/44）。由由半值角角大小可可以估計(jì)計(jì)圓形發(fā)發(fā)光強(qiáng)度度角分布布情況。從發(fā)光光強(qiáng)度角角分布圖圖來分有有三類：（1）高指指向性。一般為為尖頭環(huán)環(huán)氧封裝裝，或是是帶金屬屬反射腔腔封裝，且不加加散射劑劑。半值值角為5520或更小小，具有有很高的的指向性性，可作作局部照照明光源源用，或或與光檢檢出器聯(lián)聯(lián)用以組組成自動動檢測系系統(tǒng)。（2）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)型。通通常作指指示燈用用，其半半值角為為2045。（3）散射射型。這這是視角角較大的的指示燈燈，半值值角為44590或更大大，散射射劑的量量較大。3按發(fā)發(fā)光二極極管的結(jié)結(jié)構(gòu)分按發(fā)發(fā)光二極極管的結(jié)結(jié)構(gòu)分有有全環(huán)氧氧包封、金屬底底座

10、環(huán)氧氧封裝、陶瓷底底座環(huán)氧氧封裝及及玻璃封封裝等結(jié)結(jié)構(gòu)。4按發(fā)發(fā)光強(qiáng)度度和工作作電流分分按發(fā)發(fā)光強(qiáng)度度和工作作電流分分有普通通亮度的的LEDD（發(fā)光光強(qiáng)度1000mcdd）；把把發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度在1101000mcdd間的叫叫高亮度度發(fā)光二二極管。一般LLED的的工作電電流在十十幾mAA至幾十十mA，而而低電流流LEDD的工作作電流在在2mAA以下（亮度與與普通發(fā)發(fā)光管相相同）。除上述述分類方方法外，還有按按芯片材材料分類類及按功功能分類類的方法法。（四）LLED的的應(yīng)用由于于發(fā)光二二極管的的顏色、尺寸、形狀、發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度及透透明情況況等不同同，所以以使用發(fā)發(fā)光二極極管時(shí)應(yīng)應(yīng)根據(jù)實(shí)實(shí)際需要要進(jìn)行恰恰當(dāng)

11、選擇擇。由于于發(fā)光二二極管具具有最大大正向電電流IFFm、最最大反向向電壓VVRm的的限制，使用時(shí)時(shí)，應(yīng)保保證不超超過此值值。為安安全起見見，實(shí)際際電流IIF應(yīng)在在0.66IFmm以下；應(yīng)讓可可能出現(xiàn)現(xiàn)的反向向電壓VVR00。6VRRm。LEDD被廣泛泛用于種種電子儀儀器和電電子設(shè)備備中，可可作為電電源指示示燈、電電平指示示或微光光源之用用。紅外外發(fā)光管管常被用用于電視視機(jī)、錄錄像機(jī)等等的遙控控器中。（1）利用用高亮度度或超高高亮度發(fā)發(fā)光二極極管制作作微型手手電的電電路如圖圖5所示。圖中電電阻R限流電電阻，其其值應(yīng)保保證電源源電壓最最高時(shí)應(yīng)應(yīng)使LEED的電電流小于于最大允允許電流流IFmm。（

12、2）圖圖6(aa)、(b)、(c)分別為為直流電電源、整整流電源源及交流流電源指指示電路路。圖圖(a)中的電電阻（E-VVF）/IFF；圖(b)中的R（1.44Vi-VF）/IFF;圖圖(c)中的RVi/IF式式中，VVi交流電電壓有效效值。（3）單LEED電平平指示電電路。在在放大器器、振蕩蕩器或脈脈沖數(shù)字字電路的的輸出端端，可用用LEDD表示輸輸出信號號是否正正常，如如圖7所示。R為限流流電阻。只有當(dāng)當(dāng)輸出電電壓大于于LEDD的閾值值電壓時(shí)時(shí)，LEED才可可能發(fā)光光。（4）單LEED可充充作低壓壓穩(wěn)壓管管用。由由于LEED正向向?qū)ê蠛螅娏髁麟S電壓壓變化非非?？欤哂衅掌胀ǚ€(wěn)壓壓管穩(wěn)壓壓

13、特性。發(fā)光二二極管的的穩(wěn)定電電壓在11.43V間，應(yīng)根據(jù)據(jù)需要進(jìn)進(jìn)行選擇擇VF，如如圖8所示。（5）電電平表。目前，在音響響設(shè)備中中大量使使用LEED電平平表。它它是利用用多只發(fā)發(fā)光管指指示輸出出信號電電平的，即發(fā)光光的LEED數(shù)目目不同，則表示示輸出電電平的變變化。圖圖9是由5只發(fā)光光二極管管構(gòu)成的的電平表表。當(dāng)輸輸入信號號電平很很低時(shí)，全不發(fā)發(fā)光。輸輸入信號號電平增增大時(shí)，首先LLED11亮，再再增大LLED22亮。（五）發(fā)發(fā)光二極極管的檢檢測1普通通發(fā)光二二極管的的檢測（1）用萬萬用表檢檢測。利利用具有有10kk擋的的指針式式萬用表表可以大大致判斷斷發(fā)光二二極管的的好壞。正常時(shí)時(shí)，二極極

14、管正向向電阻阻阻值為幾幾十至2200kk,反反向電阻阻的值為為。如果果正向電電阻值為為0或?yàn)椋聪蛳螂娮柚抵岛苄』蚧驗(yàn)?，則易易損壞。這種檢檢測方法法，不能能實(shí)地看看到發(fā)光光管的發(fā)發(fā)光情況況，因?yàn)闉?0kk擋不不能向LLED提提供較大大正向電電流。如果有有兩塊指指針萬用用表（最最好同型型號）可可以較好好地檢查查發(fā)光二二極管的的發(fā)光情情況。用用一根導(dǎo)導(dǎo)線將其其中一塊塊萬用表表的“+”接線線柱與另另一塊表表的“-”接線線柱連接接。余下下的“-”筆接接被測發(fā)發(fā)光管的的正極（P區(qū)），余下的的“+”筆接接被測發(fā)發(fā)光管的的負(fù)極（N區(qū)）。兩塊萬萬用表均均置10擋。正正常情況況下，接接通后就就能正常常發(fā)光。若

15、亮度度很低，甚至不不發(fā)光，可將兩兩塊萬用用表均撥撥至1若，若仍很很暗，甚甚至不發(fā)發(fā)光，則則說明該該發(fā)光二二極管性性能不良良或損壞壞。應(yīng)注注意，不不能一開開始測量量就將兩兩塊萬用用表置于于1，以以免電流流過大，損壞發(fā)發(fā)光二極極管。（2）外接接電源測測量。用用3V穩(wěn)壓壓源或兩兩節(jié)串聯(lián)聯(lián)的干電電池及萬萬用表（指針式式或數(shù)字字式皆可可）可以以較準(zhǔn)確確測量發(fā)發(fā)光二極極管的光光、電特特性。為為此可按按圖100所示連連接電路路即可。如果測測得VFF在1.443V之間間，且發(fā)發(fā)光亮度度正常，可以說說明發(fā)光光正常。如果測測得VFF=0或或VF3V，且不發(fā)發(fā)光，說說明發(fā)光光管已壞壞。2紅外外發(fā)光二二極管的的檢測由

16、于于紅外發(fā)發(fā)光二極極管，它它發(fā)射113mm的紅外外光，人人眼看不不到。通通常單只只紅外發(fā)發(fā)光二極極管發(fā)射射功率只只有數(shù)mmW，不不同型號號的紅外外LEDD發(fā)光強(qiáng)強(qiáng)度角分分布也不不相同。紅外LLED的的正向壓壓降一般般為1.32.55V。正正是由于于其發(fā)射射的紅外外光人眼眼看不見見，所以以利用上上述可見見光LEED的檢檢測法只只能判定定其PNN結(jié)正、反向電電學(xué)特性性是否正正常，而而無法判判定其發(fā)發(fā)光情況況正常否否。為此此，最好好準(zhǔn)備一一只光敏敏器件（如2CCR、2DRR型硅光光電池）作接收收器。用用萬用表表測光電電池兩端端電壓的的變化情情況。來來判斷紅紅外LEED加上上適當(dāng)正正向電流流后是否否發(fā)射紅紅外光。其測量量電路如如圖111所示. DATE M.d.yyyy 9.4.2022 DATE HH:mm