元器件科普:LED发光二极管

鬼鬼半导体器件原理 2022-05-07 19:10:03 612阅读 举报

1 、简述

发光二极管(名称取至 "Light Emitting Diode"
的首字母,简称LED)是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件,其电气符号如下图(1)所示,图中带发射状的表示LED,通常该正极(阳极)引脚用A表示,而负极(阴极)引脚用K表示。发光二极管这种电子元件早在1962年出现,早期只能发出低光度的红光,之后发展出其他单色光的版本,时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。目前,发光二极管已被广泛地应用于室内外LED照明、LED显示屏、交通信号灯、汽车用灯、TFT
LCD显示屏的背光源、灯饰、光纤通信等等。



2 、发光原理

LED与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性,只是LED可以发光!如图(2)所示,其发光原理可描述为:
电子(带负电)多的N (-:negative) 型半导体和空穴(带正电)多的P (+: positive)
型半导体结合而成。该半导体施加正向电压时,电子和空穴就会移动并在结合部再次结合,正是在结合的过程中产生大量的能量,而这些能量以光的形式释放出来,这就是其发光的奥秘。与先将电能转换为热能,再转换为光能的以往光源相比(如:
早期爱迪生发明的白炽灯),因为LED能够直接将电能转换为光能,所以能够不浪费光能,高效率地获得光。



3、LED的结构

下面,我们以常见的一个LED白灯为例子,说明一下LED的结构。如图(3)所示,该LED主要由以下几个部分构成:

芯片(作用:光源发光)

支架:包括衬底及散热基座、引脚等(作用:散热、导电)

金线(作用:导电)

透明树脂(作用:保护晶粒、透光)



4、LED的种类

根据LED的不同封装、发光面和特性的不同,LED可大致分成下面的几个类型:

4.1
插件型LED

如下图(4),需要指出的是:
插件型LED除了常见的2个腿的单色型LED,还包括3个引脚的双色型LED,此外还有4个引脚的RGB全彩LED。



4.2
贴片型LED

如下图(5)所示,通常贴片型SMD的LED分为0402、0603、0805、1206等等封装,颜色有单色、双色和RGB全彩。



4.3
高功率LED

如下图(6)所示,这种LED通常是照明用途的,而且多数是发白色光的LED,功率可达数瓦以上。



4.4
LED 数码管

如下图(7)所示,通过将多个LED作成各个字段,组成特点的字母或组合,可以显示0~9或米字型(可显示英文字符)或Bar条段型用于指示进度或比例。



4.5
LED点阵屏

如下图(8)所示,将LED组成矩阵式,可显示中英文字母,如厂家的LED显示屏就是由这些点阵屏模组组合出来的。按颜色,可以是单色、双色或RGB全彩。



4.6
“智能”LED

如下图(9)所示,这种类型的LED不仅内含LED灯芯,还内置了控制电路IC,能实现特定的功能,如闪烁Flash
或者总线寻址控制各个点的颜色等等,代表型号如 :WS2812、WS2811等等。




4.7
特殊LED

如下图(10)所示,这种LED之所以特殊,是因为它可发出人类眼睛不可视的灯光,如红外线、紫外线等等。日常生活中,我们所使用的遥控器就是这种LED灯。




5、LED的主要参数

5.1正向电压VF

指有正向电流流过时,阳极A与阴极K之间产生的电压。单位为V(伏特)。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。而超过了正常工作电压,LED可能被击穿。通常,不同发光颜色的LED,其正常的正向电压也不同,如红灯通常是1.8~2.0V
之间,而蓝灯和白灯在2.8~3.3V之间。

5.2正向电流
IF

指有正向电流流过时,阳极A与阴极K之间产生的电流。单位为A(安培)。通常,LED的正向电流应控制在20mA以内,过大的电流容易导致LED的P、N之间的结点温度Tj过高而导致LED损坏或减少使用寿命。另外,LED
如同普通二极管一样,在电压增加时,电流会有很大程度的上升,所以一般LED发光二极管都串接有保护电阻

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作者:鬼鬼
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来源:半导体器件原理
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1条评论
影star
1楼 · 2022-05-07 20:31:41

了解了

請告訴我二極體的型號說明。
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二極體建議的焊盤圖案為何?
问答 1 位搬砖人回复
二極體的銲接條件為何?
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二極體使用上要注意的地方為何?
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何謂TVS二極體(ESD保護)?
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何謂反向回復時間(trr)?
问答 1 位搬砖人回复
有關EDZS / EDZV的差異
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有關UDZS / UDZV的差異
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是否符合規範及ROHS指令?
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二極體也可以使用手工焊接嗎?
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是否可以將二極體進行迴焊?
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熱電阻:Rth是什麼?
问答 1 位搬砖人回复