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如何正确认识发光二极管?

2013-11-26 10:52 [电子器件知识] 来源于:电路图之家
导读:导读:发光二极管是一种能发光的半导体电子元件,透过三价与五价元素所组成的复合光源。随着发光二极管的发展及其普遍应用。时至今日,能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线,光度亦提高到相当高的程度。 一、发光二极管的原理介绍 发光二极管是一种

 导读:发光二极管是一种能发光的半导体电子元件,透过三价与五价元素所组成的复合光源。随着发光二极管的发展及其普遍应用。时至今日,能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线,光度亦提高到相当高的程度。
  

  一、发光二极管的原理介绍
  发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样,发光二极管由半导体芯片组成,这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样,发光二极管中电流可以轻易地从p极(阳极)流向n极(负极),而相反方向则不能。两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的模式释放出能量(光子也即是我们常称呼的光)。
  

  它所发出的光的波长(颜色)是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料,在常温下,这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,而是把能量转化为热能,所以硅和锗二极管不能发光(在极低温的特定温度下则会发光,必须在特殊角度下才可发现,而该发光的亮度不明显)。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的,因此能量会以光子形式释放,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。
  二、发光二极管的优势特点
  ●反应时间短(以ns为单位), 可以达到很高的闪烁频率。
  ●使用寿命长且不因连续闪烁而影响其寿命。
  ●在安全的操作环境下可达到10万小时的寿命,即便是在50度以上的高温,使用寿命还有约4万小时。(萤光灯T8为8000小时。T5为20000小时,白炽灯为1,000 ~ 2,000小时)。
  ●耐震荡等机械冲击由于是固态元件,没有灯丝、玻璃罩等,相对萤光灯、白炽灯等能承受更大震荡。
  ●体积小,其本身体积可以造得非常细小(小于2mm)。
  ●便于聚焦,因发光体积细小,而易于以透镜等方式达致所需集散程度,藉改变其封装外形,其发光角度由大角度散射至细角度聚焦都可以达成。
  ●单色性强,由于是单一能级光出的光子,波长比较单一(相对大部份人工光源而言),能在不加滤光器下提供多种单纯的颜色。
  ●色域略为广阔,部份白色发光二极管覆盖色域较其他白色光源广。
  三、发光二极管的正负极判断
  怎样快速分别发光二极管的正负极呢?
  (1)直接判断
  其实也很简单,发光二极管,长脚为正,短脚为负。如果脚一样长,发光二极管里面的大点的是负极,小的是正极。发光二极管,若与TTL组件相连使用时,一般需串接一个470Ω的降压电阻,以防止器件的损坏。
  (2)采用万用表判断
  万用表中:红表笔接“+”,黒表笔接“-”;在测发光二极管时,低阻档测不出来。可用RX10K档测。两表笔接触二极管的两极。如果电阻较小。黑表笔所接是正极。电阻较大。黑表笔所接是负极。
  四、发光二极管的性能要求
  1.高可靠性特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。
  2.高效率LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。
  3.高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
  4.驱动方式通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
  5.浪涌保护LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。
  6.保护功能电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。
  7.防护方面灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。
  8.驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
  9.要符合安规和电磁兼容的要求。
  五、发光二极管的颜色用途
  发光二极管产品不同的光颜色有着不同的应用。下面就简单介绍一下最常见颜色和它的实际用途。
  1.白色光有完美的颜色特性,但它会损害适应暗光的视觉,一定光源熄灭后需要一定的时间来重新适应。
  2. 红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时眼睛不需要重新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜色因为它不会损坏正在冲印的底片
  3.黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读时减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。
  4.绿色光也可以用作为夜视,绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或图表。它还不那么容易被夜视装备发现,便很容易被人眼发现,绿色光的亮度比红色光低。
  5.蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐,因为蓝色光增加了对比度的水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。
  6.蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点,但随着蓝绿光的颜色特性的提高,一些用户因为这个原因喜欢用蓝绿光。