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LED灯珠的基础知识-宏富诚光电告诉您

来源: | 发布日期:2021-12-02

LED灯珠又称为发光二级管。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

5mm全彩

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。

1993年,当时在日本NichiaCorporation(日亚化工)工作的中村修二(ShujiNakamura)发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的具有商业应用价值的蓝光LED,这类LED在1990年代后期得到广泛应用。理论上蓝光LED结合原有的红光LED和绿光LED可产生白光,但白光LED却很少是这样造出来的。

现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的,这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的钇铝石榴石(Ce3+:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光,部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽(光谱中心约为580nm)的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体,再混合LED本身的蓝光,使它看起来就像白色光,而其的色泽常被称作“月光的白色”。

3mm宽头(3)

这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜色,可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce),甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其光谱的特性,红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。另外由于生产条件的变异,这种LED的成品的色温并不统一,从暖黄色的到冷的蓝色都有,所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。

另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯,发出近紫外光的LED会被涂上两种磷光体的混合物,一种是发红光和蓝光的铕,另一种是发绿光的,掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质,所以生产难度较高,而寿命亦较短。与第一种方法比较,它效率较低而产生较多热(因为StokesShift前者较大),但好处是光谱的特性较佳,产生的光比较好看。而由于紫外光的LED功率较高,所以其效率虽比较第一种方法低,出来的亮度却相若。最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光,混合起来便是白色光。

发光二极管极性:发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极。

焊线机1

与白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9,10个阿拉伯数字以及A,B,C,D,E,F等部分字母(必须区分大小写)。

LED的光学参数中重要的几个方面就是:光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

对于LED来讲,其发光面是圆盖形状的,光分布是很特殊的,所以在不同的测量距离下,光强值会变化,偏离距离平方反比定律,即使固定了测量距离,但是由于接受器接受面积不同,其光强值也会变化。因此,为了提高测量精度,应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如,测量距离按照GIE推荐采用316mm,接受器面积固定为10×10mm。在同一测量距离下,LED转角不同,其光强也相应地有变化,因此为了获得最佳值,最好读出最大读数Rt为佳。

LED于20世纪60年代问世到80年代之前这10多年中,LED只有红、黄、绿几种颜色,发光效率很低(仅约1lm/W),亮度比较低,而且价格高,人们只是将其用作电子产品的指示灯。从LED发展和应用历程上看,这一时期为LED的指示应用阶段。

0603白光

1、交流电源指示灯:该电路只要连接220V/50Hz的交流供电线路,LED就会被点亮,指示电源接通。限流电阻R的阻值为220V/IF。

2、交流开关指示灯:用LED作白炽灯开关指示灯的电路,当开关断开灯泡熄灭时,电流经R、LED和灯泡EL形成回路,LED亮,方便人们在黑暗中找到开关。此时曲于回路中的电流很小,灯泡是不会亮的。当接通开关时,灯泡被点亮,而LED则熄灭。

3、交流电源插座指示灯:用双色(共阴极)LED作交流电源插座指示灯的电路。插座的供电由开关S控制。当红光LED亮时,插座无电;当绿光LED亮时,插座有电。

4、保险管座指示灯:LED用作工厂设备配电箱保险管座指示灯的电路。当保险管完好时,LED不亮;当保险管熔断时,LED会被点亮,以指示用户是哪一个熔断器已被烧断,以便更换。这对于用肉眼无法观察好坏的瓷芯式熔断器来说是非常方便的。

5、LED广告招牌灯

6、LED单色或者彩色显示屏:一般单色显示屏用于显示单行汉字,彩色显示屏用于户外大屏幕电视。

7、LED路灯

8、LED汽车信号灯和LED电动车照明灯

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