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什麼是 LED - 特性和類型的詳細說明

發佈時間：2012 年 8 月 12 日

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LED 無處不在：家庭、汽車、電話。它們提供明亮的背光屏幕的小玩意，生產出具有成本效益的光源。現在它是不可或缺的光源。考慮主要類型 LED 的器件和技術特性。

什麼是LED

LED（來自發光二極管，或 LED）——人造光源的固態電源，由 p 型和 n 型導電的半導體材料製成。使用幾種技術——掩模濺射、蝕刻、外延沉積等——產生 p-n 結。

在 p 型半導體材料中，載流子是“空穴”——半導體晶體的原子，它們摻雜有特殊金屬以產生電子缺失。在 n 型材料中，載流子是晶體中多餘的電子。

“洞”實際上是靜止的。它具有等於電子電荷的正電荷。電子從一個原子的外軌道“跳躍”到相鄰原子的外軌道，使“空穴”向相反方向移動。

它是如何工作的或 LED 中發光的東西

通過將一定幅度和極性的恆定電壓連接到 p-n 結，可以感應出以電荷載體 - “空穴” - 正“粒子”和電子 - 負粒子的逆流形式的電流。當這些通量在 p-n 結中相遇時，它們會重新組合或合併。能量增加的自由電子進入“空穴”並消失。

LED 示意圖。

右邊是晶體的n-半導體部分“富集”了自由電子，左邊是p-半導體部分，帶有正“粒子”-“空穴”。

能量以光量子的形式釋放.它們被發射出來，即從晶體的末端發射出來。量子流撞擊反射器。它的拋光錶面將光線反射到所需的方向。所需的光通量方向圖案是由表面的特殊配置形成的。

在 p-n 結處產生光的方案。

為結點通電的電壓加到二極管的陽極“+”，“-”加到陰極。

設計

LED在垂直截面的結構。

淡紫色表示散熱基板。灰色梯形是鋁製圓形配置的反射反射器-反射器的部分。在藍色的中心 - LED 芯片晶體與連接的金線或銀線，焊接到陽極和陰極的引腳。

LED的類型

LED - 一個相當“年輕”的設備。他們的最終分類尚未形成。因此，很多知名廠商都使用自己的細分系統。

根據其中之一，按用途分類的 LED 如下：

指標。
照明。

其組中的指示燈 LED 分為以下類型。

直插二極管。

該縮寫源自雙列直插封裝或“雙列直插”。主體通常是圓柱體，但也有平行六面體。在下端，導線軸向引線平行於外殼的主軸對稱軸。陰極引線比陽極引線短。

可以看到印刷電路板上方的 DIP LED 焊接到金屬化孔中。

類型的劃分是按錶殼直徑和頂端的鏡頭。直徑範圍從 2-3 到 20 毫米或更大。發光顏色是任何顏色，有幾種白色陰影。

一種以 2 種顏色閃爍，並具有 3 條引線。

草帽。

直譯是草帽或bryl。應用於LED – 外殼看起來像一頂圓頂的帽子。

DIP LED 的一種變體，稱為草帽或“草帽”。

你可以看到不同長度的引線，短的一個是陰極。您還可以看到安裝高度限制器。鏡頭下方是帶有黃色熒光粉的晶體。

超級通量“食人魚”

直接翻譯 - 超級流量。食人魚 - 翻譯成俄語 - 食人魚。 LED 之所以得名，是因為金屬端子呈窄條狀。為了更容易將其插入電路板上的孔中，在沖壓時將引線的角切掉。這導致了掠食性魚類的鋒利“牙齒”。

“肩部” - 將外殼高度設置在電路板上方的限制器 - 印在引腳上。這打開了從下方進行空氣冷卻的情況。用於被動冷卻的晶體放置在引腳的上端。

通過在外殼中放置 2 或 3 個芯片，增加了光通量。並且二極管屬於超亮組。

透明外殼中的食人魚 LED。

您可以看到被鏡頭“覆蓋”的水晶和安裝高度的錐形銷釘。

貼片

Surface Mounted Device 的縮寫，翻譯自英文——surfacemounted device。它們看起來像矩形塑料或陶瓷外殼。端子以接觸墊的形式位於外殼的底部和側面。

最常見的 - 照明，但在低功率可以和指示器。容量範圍從 mW（毫瓦）到 W。發光 - 任何顏色或陰影的白光。

另請閱讀： SMD LED的特性

OLED

除了基於半導體金屬——矽、鍺、砷化鎵等的固態LED外，還有一組基於有機化合物薄膜的LED。它們被稱為有機或 OLED-LED - 有機發光二極管。

它們也像半導體二極管一樣發光，但不是通過固態結構，而是通過薄膜。到目前為止，主要用途是開發單色顯示器。彩色OLED薄膜存在的缺點——不同顏色的發光薄膜的持續時間不同。至少大約需要 12-15 千小時。

完善後的這種LED將廣泛應用於手機、汽車和船用GPS導航儀、夜視儀和夜獵射擊設備等。

視頻 - 概述：QLED、OLED 和 LCD (IPS) 比較。

燈絲

2012-2013 年出現了不尋常的 LED，稱為燈絲。它們是直徑為 2-3、長度為 15-30 毫米的長圓柱體形式的 COB 矩陣。在玻璃或藍寶石圓筒上粘上 28-30 顆藍色水晶，並帶有少量紅色。它們以連續的鏈條連接，並在檢查其適用性後填充黃色熒光粉。

這種製造燈絲模塊的技術稱為Chip-On-Glass或COG。

預製的 COG 矩陣放置在傳統白熾燈的電樞上，安裝在底座中並放置在玻璃或塑料燈泡中。燈泡充滿氦氣以冷卻 LED。

燈的功率從 2-3 到 10-12 瓦。光通量對應於80-100 Lm/W的傳統LED的發光效率。

結果，獲得了白熾燈泡的 LED 改造。該燈經常被錯誤地稱為 LED 白熾燈泡。

改造一詞來自英文retrofit - 現代化或修改。這些是傳統尺寸外殼中的新型光源。

“氣球”燈泡中的燈絲 LED 燈。

細長燈泡中的高瓦數白熾燈。

上面的圖片顯示了不同的瓦數和製造商 LED燈絲燈.在帶有 E27 底座的玻璃燈泡中，燈絲 COL 模塊連接到燈絲夾具。

PCB星種

這類LED的縮寫來源於英文單詞組合Printed Circuit Board。它的翻譯是印刷電路板。

PCB 星形二極管板。

PCB 星形二極管板。製造商是美國CREE公司，型號XML二極管。黃色矩形是大功率二極管的COB矩陣。

該板由導熱良好的金屬製成，例如鋁。該板的配置是一個 6 光束星形。 COB LED 矩陣出廠時安裝在星形板的中心。板子被漆成黑色，以增加大功率工作發光器件產生的被動散熱。

PCB Star 外觀的強大 LED。

左邊的 6 顆“星”是不同功率和白光色調的二極管。底部的兩個是更強大的元素，帶有大圓圈的黃色熒光粉。右邊是一列 4 件。 - 用於平面安裝在印刷電路板上接觸墊表面的二極管。

星形板上大功率平面 LED 的尺寸圖。

星形板上大功率平面 LED 的尺寸圖。結構高度為6.6 mm，平面引腳二極管的主體直徑為8 mm，星形板尺寸為22 mm。

COB LED矩陣

如果在藍寶石或矽人造晶體的導熱基板上粘合介電膠，幾十個半導體晶體發出藍光，將它們的導體串聯成並聯組並填充頂部的黃色熒光粉，我們得到一個 LED 模塊。這是 COB矩陣.該縮寫源自英文單詞組合Chip-On-Board。它被翻譯為“板上的水晶”。

填充有黃色熒光粉的 LED 圓形 COB 矩陣。沿著“邊框”是用於連接電源和/或控制電路的棕色接觸墊。

COB 矩陣使用沒有基板的無芯 LED 芯片晶體。位置非常密集。該技術用於生產大部分高功率 LED，包括數百個晶體。一個好的風扇散熱片，有時使用熱管，可以在單個封裝中達到 150-200 瓦或更多。該矩陣在最大輻射的 0.7 處提供具有 100-150 度色散角的定向通量。

典型分類

LED 的類型可以包括：

單個 LED 在單個大功率晶體（COB 矩陣）上；
一對 LED 封裝在一個封裝中 - 以兩種顏色交替閃爍的 LED 指示燈，例如紅色和黃色
具有三基色的三元組或三元組發射器 - 紅色、綠色和藍色或 RGB 。紅、綠、藍。

採用 SMD 封裝的三晶 LED，用於安裝在 PCB 表面。

如果一個三晶體 LED 具有相同顏色的晶體，我們就有一個超亮 LED。對於不同顏色的光晶體，我們有 RGB 三元組，或多色受控發光裝置。

SMD - 表面貼裝設備的縮寫。用於在印刷電路板上自動放置和焊接電子元件，包括 LED。用於色帶、條帶、模塊和常規印刷電路板。

基本顏色包括一對顏色YB——黃色、黃色和藍色、藍色。還有其他顏色組合在混合後會產生白色。

強大的 COB LED

較大的型號在外殼的角落有安裝孔。較小的型號通過焊接連接到印刷電路板上。

除了大功率型號中 LED 的通常特性外，還添加了幾個附加參數：

額定功率，W；
芯片尺寸，mm；
晶體或矩陣的額定工作電流；
與標準 L 70、L80 等相關的使用壽命

低功率 LED

按功耗值計算的是 LED 從 0.05 到 0.5 W，工作電流 - 20-60 mA（平均功率 - 0.5-3 W，電流 0.1-0.7 A，大 - 超過 3 W，電流 1 A 及更多）。

在結構上，低功率 LED 包括幾組 LED 發光體：

SMD常規和超亮LED；
圓柱形封裝的 DIP 型二極管，用於安裝在板孔中；
在“piranha”封裝中 - 用於安裝在孔中。

不同封裝的低功率 LED。

該圖顯示了從上到下的 LED：

採用 DIP 型圓柱形封裝 - 帶有用於焊接到板孔中的柔性導線。
在食人魚型外殼（又名 Superflux）中，焊接到孔中。
在平面引腳的情況下，用於安裝在單面和雙面 PCB 的接觸墊上或多層板的“井”中。

LED的特點

LED 由許多參數描述。最重要的是：

光強度和能源效率 - Lm 和 Lm/W；
光通量發散角在 0.5 或 0.7 度，度 - 常規型號為 120 至 140 度，指示器型號 - 15 至 45 度
工作功率，W - 小 - 高達 0,5，中 - 0,5-3，大 - 超過 3；
通過二極管的工作電流，mA 或 A；
白光的顏色或陰影，色溫Kelvin, K - 從 2000-2500 K - 暖白色和高達 6500-9500 K - 冷白色。

還有其他特徵，但使用頻率較低。例如，LED 的伏安特性或 VAR 是通過結的電流與施加在其上的工作電壓相關的曲線。它用於 LED 工作模式的電氣計算。

方面。

LED 的尺寸取決於其外殼的尺寸。對於 SMD 外殼 - 長度、寬度、厚度。前兩個值嵌入在名稱中，例如 SMD2835，其中兩對數字分別為 2.8 mm - 寬度和 3.5 mm - 長度。主體的厚度應取自二極管的描述或護照。

尺寸為。貼片3528 è 貼片2835.右下角的灰色角是指示陰極的鍵。

對於圓柱形 DIP 二極管，重要的特徵是外殼的直徑及其與透鏡的高度。考慮導線的長度和製造商在安裝前彎曲它們的建議。

波長

LED 的波長這樣的特性很少使用。更多的是指發光的顏色。

顏色陰影	波長，納米
紅外線（不可見）	760-880
紅色的	620-760
橙	585-620
黃色	575-585
黃綠色	555-575
綠色	510-555
藍色的	480-510
藍色的	450-480
紫色的	390-450
紫外線（隱形）	10-390

二極管的波長以納米 - nm 為單位測量。它並不總是在產品數據表中指定。

名稱和顏色編碼

每個製造商都有自己的 LED 標籤。例如，在 LED - LED-WW-SMD5050 的名稱中，其字母和數字元素被破譯：

發光二極管——發光二極管；
WW - 暖白 - 暖白 2700-3500 K；
SMD——用於表面安裝的外殼；
5050 - 包裝尺寸以十分之一毫米為單位 - 5.0×5.0。

白光陰影的縮寫選項：

DW——白晝（4000-5000 K）；
W——白色，純白色（6000-8000 K）；
CW 或 WC - 冷白 - 冷白 (8000-10 000 K)；
WSC - White Super Cool - 白色超冷，色溫 15 000 K，帶有特有的藍色色調；
NW - 中性白 - 中性白 - 5000 K。

LED 和顏色還有其他名稱，該系統尚未最終標準化，因此製造商使用不同的數值和白光色調名稱。

圖表中的圖形和字母表示

陽極，也就是電氣圖中 LED 的正極，顯示為三角形。陰極（減號）用十字劃線顯示。

LED AL307 的外觀及其在圖紙和圖表中的名稱。

常用的縮寫是拉丁語縮寫HL

LED電壓表

為確保 LED 在運行期間具有其設計和製造技術所規定的所有特性，它需要提供設計電源。例如，在其陽極和陰極上施加一個電壓，該電壓將略高於p-n結的直流電壓。應使用串聯電阻“熄滅”過電壓電阻器.該電阻稱為限流電阻。它用於防止電流超過 p-n 結。

LED有兩個觸針——陽極和陰極，陰極比陽極短。如果長度相同，那麼決定帶圖釘電池。如果有光，你就有陽極。

桌子。彩色發光二極管 p-n 結的直流電壓。

輝光的顏色	工作，直流電壓，V
白色的	3,5
紅色的	1,63–2,03
橙	2,03–2,1
黃色	2,1–2,18
綠色	1,9–4,0
藍色的	2,48–3,7
紫色的	2,76–4
紅外線的	高達 1.9
紫外線	3,1–4,4