LED基础知识

    假设发光是在p区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近pn结面数μm以内产生。

    理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度eg有关，即λ≈1240/eg(mm)式中eg的单位为电子伏特(ev)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光)，半导体材料的eg应在3.26~1.63ev之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。

    2 led的特性

    2.1极限参数的意义

    1)允许功耗pm:允许加于led两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，led发热、损坏。

    2)最大正向直流电流ifm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。

    3)最大反向电压vrm:所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。

    4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。

    2.2电参数的意义     

    1)光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。

    2)发光强度iv:发光二极管的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)w/sr时，则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般led的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。

    3)光谱半宽度δλ：它表示发光管的光谱纯度，是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔。

    4)半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。半值角的2倍为视角(或称半功率角)。     

    图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线(法线)ao的坐标为相对发光强度(即发光强度与最大发光强度的之比)。显然，法线方向上的相对发光强度为1,离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。

    5)正向工作电流if:它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择if在0.6·ifm以下。

    6)正向工作电压vf:参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在if=20ma时测得的。发光二极管正向工作电压vf在1.4~3v.在外界温度升高时，vf将下降。

    7)v-i特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。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。由v-i曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流ir<10μa以下。     

    3 led的分类

    3.1按发光管发光颜色分

    按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。

    3.2按发光管出光面特征分

    按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作t-1;把φ5mm的记作t-1(3/4);把φ4.4mm的记作t-1(1/4)。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：

    (1)高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。

    (2)标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°~45°。

    (3)散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°~90°或更大，散射剂的量较大。

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