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  • 本文介绍了红外发光二极管基本特性
  • 半导体发光二极管基本特性研究.pdf
  •  发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外...
  • 发光二极管

    2021-04-23 10:28:58
    发光二极管型号有哪些? 通俗单色发光二极管 通俗单色发光二极管具有体积孝工作电压低、工作电流孝发光均匀不变、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,...

    发光二极管型号有哪些?

    通俗单色发光二极管
    通俗单色发光二极管具有体积孝工作电压低、工作电流孝发光均匀不变、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,应用时需串接合适的限流电阻。常用的国产通俗单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列。常用的进口通俗单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。

    高亮度发光二极管
    高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管应用的半导体材料与通俗单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。平日,高亮度单色发光二极管应用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管应用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而通俗单色发光二极管应用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。

    变色发光二极管
    变色发光二极管是能变换发光色彩的发光二极管。变色发光二极管发光色彩种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种色彩)发光二极管。变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号。

    电压控制型发光二极管
    通俗发光二极管属于电流控制型器件,在应用时需串接恰当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制造为一体,应用时可直接并接在电源两端。

    红外发光二极管
    红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不成见光)并能辐射出往的发光器件,重要应用于各种光控及远控发射电路中。红外发光二极管的结构、道理与通俗发光二极管邻近,只是应用的半导体材料不同。红外发光二极管平日应用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料,采用全透明或浅蓝色、玄色的树脂封装。
    常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。

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    二极管(Diode)

    算是半导体家族中的分立元器件中最简单的一类,其最明显的性质就是它的单向导电特性,就是说电流只能从一边过去,却不能从另一边过来(从正极流向负极)。本文从二极管的分类、命名方法,到常用二极管的特点及选用。也是模拟电路基础的,第一课内容。

    一、基础知识
    1、二极管的分类

    二极管的种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管);按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。

    根据二极管的不同用途,可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。

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    2、二极管的型号命名方法

    (1)按照国产半导体器件型号命名方法:二极管的型号命名由五个部分组成:主称、材料与极性、类别、序号和规格号(同一类产品的档次)。

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    (2)日本半导体器件命名型号由以下5部分组成:

    第一部分:用数字表示半导体器件有效数目和类型;“1”表示二极管,“2”表示三极管。

    第二部分:用“S”表示已在日本电子工业协会登记的半导体器件;

    第三部分:用字母表示该器件使用材料、极性和类型;

    第四部分:表示该器件在日本电子工业协会的登记号;

    第五部分:表示同一型号的改进型产品。

    3、几种常见二极管特点

    (1)整流二极管

    将交流电源整流成为直流电流的二极管叫作整流二极管,因结电容大,故工作频率低。

    通常,IF 在 1 安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF 在 1 安以下的采用全塑料封装。

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    (2)开关二极管

    在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,其特点是反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。

    开关二极管有接触型,平面型和扩散台面型几种,一般 IF<500 毫安的硅开关二极管,多采用全密封环氧树脂,陶瓷片状封装。

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    (3)稳压二极管

    稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,因为它能在电路中起稳压作用,故称为稳压二极管。

    它是利用 PN 结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点,来达到稳压的目的。

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    (4)变容二极管

    变容二极管是利用 PN 结的电容随外加偏压而变化这一特性制成的非线性电容元件,被广泛地用于参量放大器,电子调谐及倍频器等微波电路中。

    变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系,并提高 Q 值以适合应用。
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    (5)TVS二极管

    TVS二极管(Transient Voltage Suppresser 瞬态电压抑制器)是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。

    由于 TVS 二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用。

    二、二极管的参数选择
    (1)额定正向工作电流

    额定正向工作电流指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。

    (2)最大浪涌电流

    最大浪涌电流,是允许流过的过量正向电流,它不是正常电流,而是瞬间电流。其值通常是额定正向工作电流的20倍左右。

    (3)最高反向工作电压

    加在二极管两端的反向工作电压高到一定值时,管子将会击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电值。例如,lN4001二极管反向耐压为50V,lN4007的反向耐压为1000V。

    (4)反向电流

    反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。

    反向电流与温度密切相关,大约温度每升高10℃,反向电流增大一倍。

    硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。

    (5)反向恢复时间

    从正向电压变成反向电压时,电流一般不能瞬时截止,要延迟一点点时间,这个时间就是反向恢复时间。它直接影响二极管的开关速度。

    (6)最大功率

    最大功率就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管等显得特别。

    (7)频率特性

    由于结电容的存在,当频率高到某一程度时,容抗小到使 PN 结短路。导致二极管失去单向导电性,不能工作,PN 结面积越大,结电容也越大,越不能在高频情况下工作。

    2、不同二极管的选用

    (1)检波二极管

    检波二极管一般可选用点接触型锗二极管,选用时,应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。

    (2)整流二极管

    整流二极管一般为平面型硅二极管,用于各种电源整流电路中。选用整流二极管时,主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管,对截止频率的反向恢复时间要求不高,只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。

    (3)稳压二极管

    稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管,应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同,稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流50%左右。

    (4)开关二极管

    开关二极管主要应用于收录机、电视机、影碟机等家用电器及电子设备有开关电路、检波电路、高频脉冲整流电路等。

    中速开关电路和检波电路,可以选用2AK系列普通开关二极管。高速开关电路可以选用RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK系列的高速开关二极管。

    要根据应用电路的主要参数(如正向电流、最高反向电压、反向恢复时间等)来选择开关二极管的具体型号。

    (5)变容二极管

    选用变容二极管时,应着重考虑其工作频率、最高反向工作电压、最大正向电流和零偏压结电容等参数是否符合应用电路的要求,应选用结电容变化大、高Q值、反向漏电流小的变容二极管。

    3、TVS二极管选型
    (1)最小击穿电压VBR和击穿电流I R 。 VBR是TVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会产生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR )时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR 。按TVS的VBR与标准值的离散程度,可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来说,VWM =0.85VBR;对于10%的VBR来说,V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击,部份半导体厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的可携设备应用,设计者可以依需要挑选元件。

    (2)最大反向漏电流ID和额定反向切断电压VWM。 VWM是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。

    (3)最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流I PP 。当持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。 V C 、IPP反映了TVS的突波抑制能力。 VC与VBR之比称为钳位因子,一般在1.2~1.4之间。 VC是二极管在截止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则元件面临被损伤的危险。

    (4)Pppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备,一般来说500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在特定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其突波电流的承受能力越大。在特定的功耗PM下,钳位电压VC越低,其突波电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重覆的,元件规定的脉冲重覆频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重覆性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可能损坏TVS。

    (5)电容器量C。电容器量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS管的电流承受能力成正比,C太大将使讯号衰减。因此,C是数据介面电路选用TVS的重要参数。电容器对于数据/讯号频率越高的回路,二极管的电容器对电路的干扰越大,形成噪音或衰减讯号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选元件的电容器范围。高频回路一般选择电容器应尽量小(如SAC(500W,50pF,±10%)、LCE(1.5KW,100pF)、低电容器TVS),而对电容器要求不高的回路电容器选择可高于40pF。

    4、肖特基二极管与普通二极管的区别
    硅管的初始导通压降是0.5V左右,正常导通压降是0.7V左右,在接近极限电流情况下导通压降是1V左右;锗管的初始导通压降是0.2V左右,正常导通压降是0.3V左右,在接近极限电流情况下导通压降是0.4V左右,肖特基二极管的初始导通压降是0.4V左右,正常导通压降是0.5V左右,在接近极限电流情况下导通压降是0.8V左右。

    两种二极管都是单向导电,可用于整流场合。区别是普通硅二极管的耐压可以做得较高,但是它的恢复速度低,只能用在低频的整流上,如果是高频的就会因为无法快速恢复而发生反向漏电,最后导致管子严重发热烧毁;肖特基二极管的耐压能常较低,但是它的恢复速度快,可以用在高频场合,故开关电源采用此种二极管作为整流输出用,尽管如此,开关电源上的整流管温度还是很高的。

    快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4–0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别:前者的恢复时间比后者小一百倍左右,前者的反向恢复时间大约为几纳秒~! 前者的优点还有低功耗,大电流,超高速!电气特性当然都是二极管阿!快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件。

    4、肖特基二极管与快恢复二极管的区别

    肖特基二极管:

    反向耐压值较低(一般小于150V),通态压降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢复时间。它是有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。

    其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的

    PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

    快恢复二极管:有0.8-1.1V的正向导通压降,35-85nS的反向恢复时间,在导通和截止之间迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的

    扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.

    目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件.

    快恢复二极管FRD(Fast Recovery Diode)是近年来问世的新型半导体器件,具有开关特性好,反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管SRD(Superfast Recovery Diode),则是在快恢复二极管基础上发展而成的,其反向恢复时间trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流电动机变频调速(VVVF)、高频加热等装置中,作高频、大电流的续流二极管或整流管,是极有发展前途的电力、电子半导体器件。

    肖特基二极管:反向耐压值较低(一般小于 150V),通态压降 0.3-0.6V,小于 10nS 的反向恢复 时间。它是有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外, 还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为 N 型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的 PN 结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为 RC 时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达 100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

    快恢复二极管:有 0.8-1.1V 的正向导通压降,35-85nS 的反向恢复时间,在导通和截止之间 迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的 扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆 变电源中做整流元件.快恢复二极管 FRD(Fast Recovery Diode)是近年来问世的新型半导体器件,具有开关特性 好,反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管 SRD(Superfast Recovery Diode),则是在快恢复二极管基础上发展而成的,其反向恢复时间 trr 值已接近于肖特 基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流 电动机变频调速(VVVF)、高频加热等装置中,作高频、大电流的续流二极管或整流管,是极 有发展前途的电力、电子半导体器件。

    5、TVS二极管与ESD防护二极管的区别
    TVS瞬态电压抑制这里不论TV是如何产生的,比如直接或者间接的雷击,静电放电,大容量的负载投切等因素导致的浪涌.电压从几伏到几十千伏甚至更高.ESD静电放电保护其中主要应用是HBM 和 MM,简单说,就是人或者设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏.

    典型的HBM CLASS 1C模型规定一个充电1000V-2000V的100pF的电容通过一个1500欧姆的电阻对器件放电. MM模型要比人体模型能量大一些.电容是200pF,电压大概在200-400之间,不过没有串联电阻了. 典型的人体模型放电,峰值电流小于0.75A,时间150ns 典型的机器模型放电,峰值电流小于8A,时间5ns 典型的雷击浪涌(电力线入线处使用的TVS)峰值电流3000A,时间20us

    TVS二极管和ESD防护二极管原理是一样的,但根据功率和封装来分就不一样. ESD防护二极管和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低,一般是1–3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高。

    限流电阻的计算

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    测量二极管的电压

    测量结果(点亮就是包含限流电阻,没点亮就是没有包含限流电阻,都没按下开关

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    引用:1. 原文
    2.原文
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    原文:布尔青年

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  • 电子元件-发光二极管

    千次阅读 2019-12-26 13:30:59
    摘要:发光二极管简称为LED(Light Emitting Diode)。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者...

    摘要:发光二极管简称为LED(Light Emitting Diode)。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光,氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED

    LED

    工作原理

    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。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。

    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。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。

    以下是传统发光二极管所使用的无极半导体物料和所它们发光的颜色

    LED材料

    材料化学式

    颜色

    铝砷化镓 砷化镓 砷化镓磷化物磷化铟镓 铝磷化镓(掺杂氧化锌)

    AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO

    红色及红外线

    铝磷化镓 铟氮化镓/氮化镓 磷化镓 磷化铟镓铝 铝磷化镓

    InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP

    绿色

    磷化铝铟 镓砷化镓 磷化物 磷化铟镓铝 磷化镓

    GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP

    高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色

    磷砷化镓

    GaAsP

    红色,橘红色,黄色

    磷化镓 硒化锌 铟氮化镓 碳化硅

    GaP ZnSe InGaN SiC

    红色,黄色,绿色

    氮化镓

    GaN

    绿色,翠绿色,蓝色

    铟氮化镓

    InGaN

    近紫外线,蓝绿色,蓝色

    碳化硅(用作衬底)

    SiC

    蓝色

    硅(用作衬底)

    Si

    蓝色

    蓝宝石(用作衬底)

    Al2O3

    蓝色

    硒化锌

    ZnSe

    蓝色

    钻石

    C

    紫外线

    氮化铝,氮化铝镓

    AlN AlGaN

    波长为远至近的紫外线

    相关参数

    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。

    发光效率和光通量

    发光效率就是光通量与电功率之比,单位一般为lm/W。发光效率代表了光源的节能特性,这是衡量现代光源性能的一个重要指标。

    发光强度和光强分布

    LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱,由于LED在不同的空间角度光强相差很多,随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大,直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场管的LED大型彩色显示屏,如果选用的LED单管分布范围很窄,那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。

    波长

    对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良,而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。

    主要分类

    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。

    LED的控制模式有恒流恒压两种,有多种调光方式,比如模拟调光和PWM调光,大多数的LED都采用的是恒流控制,这样可以保持LED电流的稳定,不易受VF的变化,可以延长LED灯具的使用寿命。

    普通单色发光二极管

    普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。

    普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm,琥珀色发光二极管的波长一般为630~650nm ,橙色发光二极管的波长一般为610~630nm左右,黄色发光二极管的波长一般为585nm左右,绿色发光二极管的波长一般为555~570nm。

    高亮度单色发光二极管

    高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。

    变色发光二极管

    变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。

    闪烁发光二极管

    闪烁发光二极管(BTS)是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压(5V)即可闪烁发光。

    红外发光二极管

    红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不可见光)并能辐射出去的发光器件,主要应用于各种光控及遥控发射电路中。红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近,只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料,采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。

    紫外发光二极管

    紫外发光二极管一般指发光中心波长在400nm以下的LED,但有时将发光波长大于380nm时称为近紫外LED,而短于300nm时称为深紫外LED。因短波长光线的杀菌效果高,因此紫外LED常用于冰箱和家电等的杀菌及除臭等用途。

    有机发光二极管

    1987年,柯达公司邓青云等成功制备了低电压、高亮度的有机发光二极管(OLED),第一次向世界展示了OLED在商业上的应用前景。1995年,Kido在science杂志上发表了白光有机发光二极管(wOLED)的文章, 虽然效率不高,但揭开了OLED照明研究的序幕。经过几十年的发展,目前OLED的效率和稳定性早已满足小尺寸显示器的要求,受到众多高端仪器仪表、手机和移动终端公司的青睐,大尺寸技术也日渐完善。

    OLED材料的发展是OLED产业蓬勃发展的基础。最早的OLED发光材料是荧光材料,但荧光材料由于自旋阻禁,其理论内量子效率上限仅能达到25%。1998年,Ma以及Forrest和Thompson等先后报道了磷光材料在OLED材料中的应用,从而为突破自旋统计规律、100%地利用所有激子的能量开辟了道路。但是磷光材料也存在一定的问题,由于含有贵金属,价格很高而且蓝光材料的稳定性长期停滞不前。

    2009年,日本九州大学的Adachi教授首次将热活化延迟荧光(TADF)材料引入OLED。此类材料具有极低的单三线态能隙,可通过三线态激子的反向系间窜越(RISC)实现100%的理论内量子效率。材料体系和器件结构的日渐完善,使得OLED在显示领域崭露头角。另一方面,WOLED具有发光效率高、光谱可调、蓝光成分少和面光源等一系列优 势,作为低色温、无蓝害的高效光源,有望成为未来健康照明的新趋势。

    钙钛矿发光二极管

    传统无机LED技术相对成熟且发光效率高,在照明领域应用广泛,但外延生长等制备工艺限制了其难用于大面积和柔性器件制备。有机或量子点LED具有易于大面积成膜、可柔性化等优势,但是高亮度下的低效率和短寿命问题还亟待解决。金属卤化物钙钛矿型材料兼具无机和有机材料的诸多优点”。如可溶液法大面积制备、带隙可调、载流子迁移率高、荧光效率高等。因此,基于钙钛矿材料的LED相较于传统发光二极管具有诸多优势,尤其是可低成本、大面积制备高亮度、高效率发光器件,对显示与照明均具有重要意义。

    钙钛矿发光二极管发展迅速,自2014年剑桥大学报道首篇外量子效率(EQE)为0.76%的三维钙钛矿发光器 件以来,经过短短五年的发展,近红外、红光和绿光钙钛矿发光器件的外量子效率均已突破20%。值得一提的是我国科学家在钙钛矿发光领域里的多个方向开创了全新的研究方法。

    2015年,南京工业大学与浙江大学团队合作报道了外量子效率为3.5%的钙钛矿发光二极管,为当时的最高纪录,也是国内在此领域的首篇论文。随后,北京理工大学和南京理工大学相继报道了基于量子点的钙钛矿LED。2016年,南京工业大学采用具有多量子陷结构的钙钛矿实现了外量子效率突破10%的近红外钙钛矿LED, 相关成果于2016年发表于《Nature Photonics》。采用类似方法,中国科学院半导体研究所将绿光钙钛矿LED的外量子效率提高到14.36%。2018年,南京工业大学首次将近红外钙钛矿LED外量子效率提升至20.7%,性能媲美已产 业化的有机和量子LED。同年,华侨大学”州将绿光钙钛矿LED的EQE提升至20.3%。

    这两项国内成果被《Nature》 邀请的领域专家评述为“突破性成果”, “是钙钛矿材料在发光二极管中应用的里程碑式跨越”, “使钙钛矿LED技术突破性能障碍,将推动钙钛矿LED的产业化发展”。总体来说,目前我国在钙钛矿LED研究方面处于世界领先地位,特别是在高亮度、高稳定性钙钛矿发光器件方面,已经取得具有自主知识产权。有世界影响力的创新成果。

    尽管钙钛矿LED的研究已经取得了很大的进展,但其发展仍然面临着诸多挑战。首先,钙钛矿LED的稳定性问题需要解决。目前通过材料设计、器件结构及界面优化等方法已大大提升了钙钛矿LED的稳定性,但尚未达到产业化的要求。其次,钙钛矿材料中铅元素的毒性可能是其产业化道路上的一个障碍。研究发现许多元素(如锡、铜、 锗及银等)在钙钛矿材料中可以替代铅元素,但目前利用这些元素制备的器件性能还不及铅基钙钛矿LED。此外, 大面积模块化制备钙钛矿LED仍处于萌芽期,如何发展制备工艺来进行可控大面积生产还需要解决。

    总之,钙钛矿发光材料与器件具有诱人的发展前景, 未来随着对材料理解的深入及工艺技术的进步,有望进一 步提高器件的效率和稳定性,推进其产业化进程。在不远的将来,钙钛矿LED将会以其优异的性能和低廉的成本成为新一代显示与照明的有力竞争者,在未来照明与显示产业中占有重要地位。

    生产

    材料

    LED五大原物料分别是指:晶片,支架,银胶,金线,环氧树脂。

    晶片

    晶片的构成:由金垫,P极,N极,PN结,背金层构成(双pad晶片无背金层)。晶片是由P层半导体元素,N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态。在晶片被一定的电压施加正向电极时,正向P区的空穴则会源源不断的游向N区,N区的电子则会相对于孔穴向P区运动。在电子,空穴相对移动的同时,电子空穴互相结对,激发出光子,产生光能。

    主要分类,表面发光型: 光线大部分从晶片表面发出。五面发光型: 表面,侧面都有较多的光线射出按发光颜色分,红,橙,黄,黄绿,纯绿,标准绿,蓝绿, 蓝。

    支架

    支架的结构1层是铁,2层镀铜(导电性好,散热快),3层镀镍(防氧化),4层镀银(反光性好,易焊线)

    银胶(因种类较多,我们以H20E为例)

    也叫白胶,乳白色,导通粘合作用(烘烤温度为:100°C/1.5H)银粉(导电,散热,固定晶片)+环氧树脂(固化银粉)+稀释剂(易于搅拌)。储藏条件:银胶的制造商一般将银胶以-40 °C 储藏,应用单位一般将银胶以-5 °C 储藏。单剂为25 °C/1年(干燥,通风的地方),混合剂25 °C/72小时(但在上线作业时因其他的因素“温湿度、通风的条件”,为保证产品的质量一般的混合剂使用时间为4小时)

    烘烤条件:150 °C/1.5H

    搅拌条件:顺一个方向均匀搅拌15分钟

    金线(以φ1.0mil为例)

    LED所用到的金线有φ1.0mil、 φ1.2mil,金线的材质,LED用金线的材质一般含金量为99.9%,金线的用途

    利用其含金量高材质较软、易变形且导电性好、散热性好的特性,让晶片与支架间形成一闭合电路。(换算关系:1 mil = 0.0254mm , 1 in = 25.4mm )

    环氧树脂(以EP400为例)

    组成:A、B两组剂份:

    A胶:是主剂,由环氧树脂+消泡剂+耐热剂+稀释剂

    B剂:是固化剂,由酸酣+离模剂+促进剂

    使用条件:

    混合比:A/B=100/100(重量比)

    混合粘度:500-700CPS/30 °C

    胶化时间:120 °C*12分钟或110 °C*18分钟

    可使用条件:室温25 °C约6小时。一般根据产线的生产需要,我们将它的使用条件定为2小时。

    硬化条件:初期硬化110 °C—140 °C 25—40分钟

    后期硬化100 °C*6—10小时(可以视实际需要做机动性调整)

    工艺

    芯片检验

    镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑lockhill芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整。

    LED扩片

    由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,使LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。

    LED点胶

    在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。

    工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,提醒:银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

    LED备胶

    和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。

    LED手工刺片

    将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品。

    LED自动装架

    自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

    LED烧结

    烧结的目的是使银胶固话,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。绝缘胶一般150℃,1小时。

    银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。

    LED压焊

    压焊的目的是将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。

    LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。铝丝压焊的过程为先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。

    压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。

    LED封胶

    LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验)。

    LED点胶 TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。

    LED灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型。

    LED模压封装 将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。

    LED固化与后固化

    固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。

    LED切筋和划片

    由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。

    LED测试

    测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。

    应用

    20世纪90年代LED技术的长足进步,不仅是发光效率超过了白炽灯,光强达到了烛光级,而且颜色也从红色到蓝色覆盖了整个可见光谱范围。这种从指示灯水平到超过通用光源水平的技术革命导致各种新的应用,诸如汽车信号灯、交通信号灯、室外全色大型显示屏以及特殊的照明光源。

    随着发光二极管高亮度化和多色化的进展,应用领域也不断扩展.从下边较低光通量的指示灯到显示屏,再从室外显示屏到中等光通量功率信号灯和特殊照明的白光光源,最后发展到右上角的高光通量通用照明光源。2000年是时间的分界线,在2000年已解决所有颜色的信号显示问题和灯饰问题,并已开始低、中光通量的特殊照明应用,而作为通用照明的高光通量白光照明应用,似乎还有待时日,需将光通量进一步大幅度提高方能实现。当然,这也是个过程,会随亮度提高和价格下降而逐步实现。

    LED显示屏

    自20世纪80年代中期,就有单色和多色显示屏问世,起初是文字屏或动画屏。90年代初,电子计算机技术和集成电路技术的发展,使得LED显示屏的视频技术得以实现,电视图像直接上屏,特别是90年代中期,蓝色和绿色超高亮度LED研制成功并迅速投产,使室外屏的应用大大扩展,面积在100—300m不等。

    目前LED显示屏在体育场馆、广场、会场甚至街道、商场都已广泛应用,美国时代广场上的纳斯达克全彩屏最为闻名,该屏面积为120英尺×90英尺,相当于1005m,由1900万只超高亮蓝、绿、红色LED制成。此外,在证券行情屏、银行汇率屏、利率屏等方面应用也占较大比例,近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有较大的发展。发光二极管在这一领域的应用已成规模,形成新兴产业,且可期望有较稳定的增长。

    交通信号灯

    航标灯采用LED作光源已有多年,目前的工作是改进和完善。道路交通信号灯近几年来取得了长足的进步,技术发展较快,应用发展迅猛,我国目前每年有四万套左右的订单,而美国加州在去年一年内就用LED交通信号灯更换了五万套传统光源的信号灯,根据使用效果看,寿命长、省电和免维护效果是明显的。目前采用LED的发光峰值波长是红色630nm,黄色590nm,绿色505nm。应该注意的问题是驱动电流不应过大,否则夏天阳光下的高温条件将会影响LED的寿命。

    最近,应用于飞机场作为标灯、投光灯和全向灯的LED机场专用信号灯也已获成功并投入使用,多方反映效果很好。它具有自主知识产权,获准两项专利,可靠性好、节省用电、免维护、可推广应用到各种机场、替代已沿用几十年的旧信号灯,不仅亮度高,而且由于LED光色纯度好,特别鲜明,易于信号识别。

    汽车用灯

    超高亮LED可以做成汽车的刹车灯、尾灯和方向灯,也可用于仪表照明和车内照明,它在耐震动、省电及长寿命方面比白炽灯有明显的优势。用作刹车灯,它的响应时间为60ns,比白炽灯的140ms要短许多,在典型的高速公路上行驶,会增加4—6m的安全距离。

    液晶屏背光源

    LED作为液晶显示的背光源,它不仅可作为绿色、红色、蓝色、白色,还可以作为变色背光源,已有许多产品进入生产及应用阶段。最近,手机上液晶显示屏用LED制作背光源,提升了产品的档次,效果很好。采用8个蓝色、24个绿色、32个红色LuxeonLED制成的15英寸(1英寸≈2.5厘米)液晶屏的背光源,可达到120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m²)。22液晶屏背光源也已制成,仅为6mm厚,不但混色效果好,显色指数也达到80以上。目前大型背光源虽处于开发阶段,但潜力很大。

    灯饰

    由于发光二极管亮度的提高和价格的下降,再加上长寿命、节电,驱动和控制较霓虹灯简易,不仅能闪烁,还能变色,所以用超高亮度LED做成的单色、多色乃至变色的发光柱配以其他形状的各色发光单元,装饰高大建筑物、桥梁、街道及广场等景观工程效果很好,呈现一派色彩缤纷、星光闪烁及流光异彩的景象。已有不少单位生产LED光柱达万米以上,彩灯几万个,目前正逐步推广,估计会逐步扩大单独形成一种产业。

    照明光源

    作为照明光源的LED光源应是白光,目前作为军用的白光LED照明灯具,已有一些品种投入批量生产。由于LED光源无红外辐射,便于隐蔽,再加上它还具有耐振动、适合于蓄电池供电、结构固体化及携带方便等优点,将在特殊照明光源方面会有较大发展。作为民间使用的草坪灯、埋地灯已有规模生产,也有用作显微镜视场照明、手电、外科医生的头灯、博物馆或画展的照明以及阅读台灯。

    温室补光

    光是植物生长和发育最重要的环境因素之一, 对植物的生长发育、形态建成、光合作用、物质代谢及基因表达均有调控作用,因此温室补光是实现植物优质高产的重要途径。近年来,发光二极管在植物工厂中的应用越来越广泛,LED光源的波宽窄、能耗低、体积小、效率高、耐衰老、热耗低的优点,使其成为了众多光质研究人员使用的新光源。至今为止,大量应用LED光源研究光环境对植物宏观的形态、产量、品质的影响,以及对细胞显微结构、植物分化、次生代谢物质的影响的研究层出不穷。

    参考链接

    https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/1521336?fromtitle=LED&fromid=956234&fr=aladdin
    http://tv.zol.com.cn/706/7066236.html

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  • 本内容包括发光二极管及数码管的基础介绍,数码管段码使用C代码例程等。

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    目录:

    一、发光二极管

    1、简述

    2、根据颜色分类

    1)普通单色  2)高亮度   3)变色   4)电压控制型   5)红外发光二极管

    3、根据头部形态分类

    4、静电防护

    5、引脚成型

    6、LED安装方法

    7、焊接

    8、清洗

    9、LED工作条件

    10、常用发光二极管正向电压及电池电压

    1)直插超亮发光二极管正向电压   2)贴片发光二极管正向电压   3)普亮发光二极管

    11、发光二极管颜色与波长、光强

    1)发光二极管颜色与波长   2)发光二极管光强

    二、数码管

    1、简介

    2、取段码

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    一、发光二极管

    1、简述

    一般发光二极管分为直插与贴片两种。

    直插常用有3mm、5mm、8mm圆头;方头(比如LED2*5*7)。

    多为两只脚,圆头三只脚就有两种颜色。

    其颜色多为绿、红、黄、蓝、白,还有雾状绿、红、蓝。贴片形式同贴片电阻、电容的封装。

       

     

       

     

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    2、根据颜色分类

    1)普通单色

    常用的国产普通单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列。常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。

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    2)高亮度

    高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。 通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝 化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓 (GaAsP)等材料。

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    3)变色

    变色发光二极管内置IC芯片。

    按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。

    常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号。长用电压控制型发光二极管。

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    4)电压控制型

    普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端。

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    5)红外发光二极管

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    3、根据头部形态分类

    1)草帽型LED

    草帽型也叫钢盔型,这是一种因外观形状酷似于草帽以及钢盔形状而得名,这种封装类型的LED工作电压一般2-3V,它的发光角度多数为120°,不过也有180°的,规格直径有3MM也有5MM,有各种各样的颜色、七彩、全彩等。由于这种LED功率不是很大,多数应用于广告LED,显示板LED,一般的灯具、照明系统不会采用这种LED来设计。

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    2)圆头型LED

    圆头型是一种较为常见的普通的LED,在外面日常生活当中到处可见,这种有点像草帽型的,但是细看还是不一样的,因此有着与草帽型LED一般共有的特性,功率也是普遍的低下,它的胶体一般有透明和非透明两种。

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    3)内凹型LED

    内凹型的LED它的胶体中间会凹陷下去一点,类似漏斗形状,因此称之为内凹型的LED,这种光色均匀,一致性较好,广泛应用于各种灯饰品等上面。

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    4)塔型LED

    塔型的LED类似于塔的形状,底部比顶部面积大,顶部较尖,由于这种特殊的结构原因使得它可以作为很多指示灯应用场合,例如各类开关指示、仪器仪表显示灯、其他显示灯指等。但是有时候也经常用3MM的普通LED作指示灯使用。

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    5)方型ELD

    方型LED是因为形状类似于方型,采用环氧树脂封装而成,有透明也有雾面,由于具有方型结构,因此可以作为条形状的状态LED灯使用,适合于很多显示灯、开关指示灯场合。

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    6)食人鱼LED

    食人鱼LED是一种正方形且有4个引脚的发光管,其实只需要接上正负两个引脚就可以使LED点亮,缺口那里就是负极,这种LED外形很似食人鱼,因此很多人称之为“食人鱼LED”。这种LED无论是发光角度还是强度都要比普通的LED要大要高,最重要的是它的电流也比较大,功率也稍高,由于有四个引脚,因此散热效果比两个的好,广泛应用于各类照明,特别是应用于车辆方面,例如转向灯、刹车灯等,另外还有各类LED线条灯,各种室内外应用照明产品均有应用。

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    7)SMD型LED

    SMD型又称贴片型,这种有正面发光也有侧面发光,较小封装的有0201、0402、0603 、0805、1206、1210、2014、3014等,这种功率较小,大功一点的有2835、3014、3020、3030、3528、3535、4014、4040、5050、5054、5060、5630、5730、7020、7070等,这种经常用于COB光源。小功率的多见于线路板显示、广告显示等,大功率的多见于家居照明、各种植物灯、太阳能路灯等。

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    8)小蝴蝶型LED

    小蝴蝶型LED多数是金属支架,有一字型以及其他形状,规格有2mm、3mm等。这种封装较小,现在多见于某些线路板,广泛应用于各类键盘、按钮的背光显示,各种照明、交通信号灯、广告标识、设备LED显示灯等。

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    4、静电防护
    1)接触LED产品的工作台应铺上防护电胶布,并且将其可靠接地;
    2)人员在接触LED时须戴好静电手环(最好为有线静电环)、防护手套,条件允许时最好穿上防静电衣服、静电鞋以及静电帽;
    3)应用加工过程中接触到LED的机器设备都必须可靠接地,如:烙铁、剪脚机、弯脚机以及焊接设备等。有条件还可以安装等离子风扇消除静电;
    4)在使用中或在设计电子电路时,必须考虑过大的电流对LED的危害。

    ------------------------------------------------------

    5、引脚成型
    1)LED引脚成型必须在焊接前完成,弯角处必须离胶体3mm以上才能折弯支架。管脚在同一处的折叠次数不能超过2次,管脚弯成90度,再回到原位置为1次;
    2)引脚成型必须用夹具或由专业人员来完成,注意避免环氧体首例过大引起内部金丝断裂 ;
    3)引脚成型需保证引脚间距与线路板一致;
    4)当LED在焊接的过程中或已焊接好后,请不要再去折弯灯脚,以免损伤到灯。

    ------------------------------------------------------

    6、LED安装方法
    1)务必不要在引脚变形的情况下安装LED
    2)在印刷式电路板上安装LED时,线路板上孔的中心距与LED灯脚中心间距应相同,若孔的间距较大时会使灯脚有残余应力,焊接时有可能使树脂部分产生变形;
    3)在LED插于PCB板时,PCB板上的孔应与灯脚的尺寸相配合,避免过大或过小;
    4)安装LED时建议用导套定位;
    5)双插脚每只焊脚焊盘面积不小于4.6平方毫米;
    6)食人鱼每只焊脚焊盘面积不小于9.2平方毫米;
    7)SMD普通单晶支架每只焊脚焊盘面积不小于 3.9平方毫米;
    8)SMD三合一支架每只焊脚焊盘面积不小于1.65平方毫米;
    9)其他类型的灯要根据实际灯的结构要制定焊盘尺寸大小。

    ------------------------------------------------------

    7、焊接
    1)电烙铁焊接:电烙铁(最高30W)尖端温度不超过300度,焊接时间不超过3秒,焊接点应离胶体超过3mm并建议在卡点下焊接;
    2)浸焊:焊接温度260度,浸焊时间不超过3秒,浸焊位置至少离胶体3mm,LED的预热温度为100-110度,最长不超过60秒;
    3)由于LED的晶片直接附着在阴极支架上,故请焊接时对LED的压力和对晶片的热冲击减少到最小,以防对晶片造成伤害;
    4)在焊接过程中及焊接后不要对LED的胶体部位施加任何外力和振动,以防止金线断开,为免受机械冲击或振动焊接LED后应采取措施保护胶体,直到LED复原到室温状态;
    5)为避免高温切脚而导致LED损坏,请在常温下进行切脚;
    6)请勿带电焊接LED。

    ------------------------------------------------------

    8、清洗
    1)当用化学品清洗胶体时必须特别小心,应为有些有些化学药水(如三氧乙烯、丙酮等)对LED环氧体表面有损伤并可能引起褪色,如果有必要清洗LED时,可用乙醇擦拭,浸渍,浸渍时间在常温下不超过1分钟;
    2)超声波净化会影响到LED,这与超声波振荡器的输出功率有关,因此超声波清洗LED之前应该评估其设定参数,确保不会对LED造成损伤。

    ------------------------------------------------------

    9、LED工作条件
    1)使用LED时驱动电流不应超过规格要求的最大电流,最好不要超过20mA,建议驱动电流在10-20 mA之间;
    2)每一个LED都会有不同的VF值,因此在实际电路应用时,最好设计将VF值相近的灯串联在一个电路上,便于配套不同阻值的电阻,以达到恒流的目的。
    3)必须对电路进行设计以防止在LED开关时出现的超压(或超电流),短电流或脉冲电流均能损害LED的连接;
    4)部分LED(蓝色LED、白色LED等)具有防静电的要求,在安装使用过程中应采取相应的防静电措施;
    5)在使用时不仅要考虑LED本身所发出来的热量对灯的影响,还要考虑周围环境温度对灯的光电性能影响。一般普通灯在点亮后,灯脚处的温度不应大于30度;功率型LED点亮后,灯脚处或导热底座处的温度不应大于60度。如果超过此温度的话,应考虑降低驱动电流或增大散热面积。

    6)注意LED极性不要接错,一般情况下,灯脚稍长的一端为正极,稍短的为负极,若两灯脚一样长时,要认真识别标记;
    7)尽量不要将LED与发热电阻组件靠的太近;
    8)避免LED与金属等硬物相摩擦,不能做喷砂处理,以免破换光学性能。

    ------------------------------------------------------

    10、常用发光二极管正向电压及电池电压

    发光二极管的正向电压一般上都在1.2-2.0V,只要发光二极管导通,正向电压基本一致,但电压升高正向电压稍会升高。

    1)直插超亮发光二极管正向电压

    --------------------------------

    2)贴片发光二极管正向电压

    (1)高亮发光二极管

    红色的压降为1.82-1.88V,电流5-8mA

    绿色的压降为1.75-1.82V,电流3-5mA

    橙色的压降为1.7-1.8V,电流3-5mA

    兰色的压降为3.1-3.3V,电流8-10mA

    白色的压降为3-3.2V,电流10-15mA

    -----------------

    (2)超高亮发光二极管

    主要有红黄绿三种颜色,然而三种发光二极管的压降均不相同,具体压降参考值如下:

    红色发光二极管的压降为2.0-2.2V

    黄色发光二极管的压降为1.8-2.0V

    绿色发光二极管的压降为3.0-3.2V

    正常发光时的额定电流约为20mA

    --------------------------------

    3)普亮发光二极管

    红色1.5-1.8V

    绿色1.6-2.0V

    黄色1.6-2.0V

    兰色2.2V

    白色3.2-3.6V

    红色LED1.6V

    黄色约1.7V

    绿色约1.8V

    蓝色、白色、紫色都是3V到3.2V,全部采用恒流驱动,其中∅3的红绿黄5mA,白蓝紫10mA,∅5的翻倍。其中白色的有大功率的1W、2W、3W都有,但是要加散热片。

    ------------------------------------------------------

    11、发光二极管颜色与波长、光强

    1)发光二极管颜色与波长

    --------------------------------

    2)发光二极管光强

    一光源在单位立体角内所发出的光通量称为该光源的光强I。发光强度的单位是坎德拉(cd),常用毫坎德拉(mcd), 1单位立体角内发出1流明的光称为1坎德拉。坎德拉是一个光源在给定方向上的发光强度。

    (1)高亮发光二极管的光强

    -----------------

    (2)超高亮发光二极管的光强

    ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    二、数码管

    1、简介

    LED数码管(LED Segment Displays)是由多个发光二极管封装在一起。LED数码管组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极。LED数码管常用段数一般为7段,有的另加一个小数点,还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位,1,2,3,4,5,6,8,10位等,LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。了解LED的这些特性,对编程很重要。因为不同类型的数码管,除了它们的硬件电路有差异外,编程方法不同。有共阴和共阳极两种形式,它们的发光原理一样,只是电源极性不同。颜色有红、绿、蓝、黄等几种。

    ------------------------------------------------------

    2、取段码

    共阳极段码表:

    0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H -->[0-7]

    80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH -->[8-F]

    共阴极段码表:

    3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H -->[0-7]   

    7FH,6FH ,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H -->[8-F]

    或使用小软件“数码管代码生成器“自行生成,如下图。软件移步:download.csdn.net/download/liht1634/47292931

    段码使用例程:

    #include "reg52.h"

    #include "intrins.h"

    #define u8  unsigned char

    #define u16 unsigned int

    #define u32 unsigned long int

    //按键引脚映射

    sbit         KEY1=P3^5; //按键1加

    sbit         KEY2=P3^4; //按键2减

    u8 KEY_DAT=0; //按键寄存器按键为1存储当前被按下的按键键值,0为无按键

    u8 SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //共阳数码管

    //时间片为125uS

    #define NUM_1MS             8

    #define NUM_2MS             16

    #define NUM_5MS             40

    #define NUM_20MS           160

    #define NUM_100MS         800

    #define NUM_200MS         1600

    #define NUM_500MS         4000

    #define NUM_1000MS       8000

    //时间片轮转变量

    u32 TimeRef=0;

    //任务延时变量

    //按键任务

    u32 KEY_DELAY          =0;

    u8  KEY_STATE           =0;

    u8  KEY_DATx            =0;

    //显示任务

    u32 SEG_DELAY         =0;

    u8  SEG_STATE          =0; //0位标记是否第一次进入

    u8  SEG_NUM[4]       ={0,0,0,0};

    u8  SEG_I             =0;

    void main(void)

    {

            u16 num=0;

            u8 key=0;

            

            IsrInit();

            while(1)

            {               

                    SegDisplay(num); //段码显示

                    key = ReadKeyDat(); //按键扫描

                    if(key==1)

                            num++; //按键1加

                    if(key==2)

                            num--; //按键2减

            }

    }

    void SegDisplay(u16 num) //数码管显示控制函数

    {

            u8 i=0;

            if(SEG_STATE==0) //分割字符状态

            {

                    SEG_I=0;

                    for(i=0;i<4;i++)

                    {

                            SEG_NUM[SEG_I++]=num百分号10; //存入4个数码管

                            num=num/10;

                    }

                    SEG_STATE=1;

            }

            

            if(SEG_STATE==1) //显示状态

            {

                    P0=SEG7[SEG_NUM[4-SEG_I]]; //取段码

                    P2=~(0x01<<(SEG_I-1));

                    SEG_I--;

                    SEG_DELAY=TimeRef+NUM_5MS; //5mS延时

                    SEG_STATE=2;

            }

           

            if(SEG_STATE==2) //延时等待状态

            {

                    if(TimeRef >= SEG_DELAY)

                    {

                            if(SEG_I==0) //判断是否为最后一次延时

                                    SEG_STATE=0;

                            else

                                    SEG_STATE=1;

                    }

            }

    }

    void IsrInit(void) //中断初始化函数

    {

            EA=1;

            

            //定时器0,方式2,计数器

            TMOD|=0x02;

            TH0=0x8D; //125uS中断一次

            TL0=0x8D;

            ET0=1;

            TR0=1;

    }

    u8 ReadKeyDat(void) //读按键键值

    {

            ReadKeyReg(); //读键值寄存器

            if(KEY_STATE == 0) //第一次读取状态

            {

                    if(KEY_DAT!=0) //读取到按键

                    {

                            KEY_DATx=KEY_DAT;

                            KEY_DELAY=TimeRef+NUM_100MS; //延时100mS

                            KEY_STATE=1;

                    }

            }

            

            if(KEY_STATE == 1) //延时状态

            {

                    if(TimeRef >= KEY_DELAY)

                    {

                            KEY_STATE=2;

                    }

            }

            

            if(KEY_STATE == 2) //第二次读取状态

            {

                    if(KEY_DATx == KEY_DAT) //读取到按键

                    {

                            KEY_STATE=0;

                            return KEY_DATx;

                    }

                    KEY_STATE=0;

            }

            return 0;

    }

    u8 ReadKeyReg(void) //读按键寄存器

    {

            if(KEY1==0)

            {

                    KEY_DAT=1;

                    return 1;

            }

            if(KEY2==0)

            {

                    KEY_DAT=2;

                    return 1;

            }

            KEY_DAT=0;

            return 0;

    }

    int Tim0Isr() interrupt 1 using 1 //定时器0提供基础时钟125uS中断1次

    {

            TimeRef++;

    }

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    展开全文
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    点亮发光二极管实验

      本文主要介绍点亮一个发光二极管的小实验,发光二极管(LED)是一种由磷化镓(GaP)等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通过时,它就会发光。发光二极管也与普通二极管一样由PN结构成,也具有单向导电性。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。

      发光二极管的电路图型如下图1所示:

    图1 发光二极管电路图型

      我在实验中用的发光二极管的实物如下图2所示,在百度上搜索了一下,发光二极管的分类好像也挺多的。

    图2 发光二极管实物图

      发光二极管的特性,发光二极管和普通二极管的特性基本相同,正向导通反向截止,然而其正向压降比普通二极管要大,我实验使用的大约在2V左右,反向击穿电压一般比普通二极管也要小的多。

      发光二极管正、负极的判断,通常发光二极管的引脚中,较长的引脚为正极,较短的引脚为负极。如图3所示,这里其中一种判断的方法。

     

    图3 识别发光二极管正负极

     

      点亮发光二极管的条件,主要是电流大约几毫安到10几毫安吧,在网上查了查不通厂家的发光二极管的导通电流也是不一样的,如果正向电流过大则有可能会烧毁发光二极管光,所以电路中需要增加一个限流电阻。由于本身发光二极管存在压降,所以在选择限流电阻大小时应使用如下公式计算:

        R=(E-UF)/IF

      式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的正常工作电流。

      

      接下来将介绍来说一下我实验用的物品,1个电池盒、4节5号电池、1块面包板,1个4.7kΩ电阻,2个发光二极管,如下图4所示。这里找了两个发光二极管实际实验只用到了一个。

    ZHDouble

    图4 所需器件图

     

      实验的电路图如下图5所示:

    图5 点亮发光二极管电路图

      实验的实物图如下图6所示:

     

    图6 点亮发光二极管实物图

      总结,一个简单的小实验,其实有点像我们小学时学习自然课点亮一个小灯泡的实验,也算是做个回忆吧。

    转载于:https://www.cnblogs.com/ZHDouble/p/5515411.html

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空空如也

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发光二极管的基本特性