LED基本工作原理

LED 部分基本工作原理

1 LED的原理概述

发光二极管主要由PN 结芯片、电极和光学系统组成。其发光体--晶片的尺寸一般为8.9.10.12..13.14mil （1mil=0.0254 毫米），目前市面上晶片尺寸越来越大,超过40mil。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

P--Anode N--Cathode

2 发光二极管的伏安特性

顺向电压(VF)v.s.顺向电流(IF);

逆向电压(VR)v.s.逆向电流(IR);

LED是电流驱动元件,非电压驱动元件;

测试时,VR =5V时,IR <10μA也就是说:IR =10μA时, VR>5V;

电流从正极PIN脚流入，经金线流至芯片正极（P极），再流至芯片P/N结，从而激发芯片发光（芯片为P/N结处发光），再流至N结，至杯底后经短脚流出，而形成一完整的封闭电

路

通常芯片设计时考虑其正常工作电流为20mA，因此，使用发光二极管及生产测试时，通过发光二极管的电流均为20mA，此电流称为正向电流（If）。

伏安特性曲线图

LED光电特性参数

1 、三要素

LED的VF,IV,λd(x,y)称为其光电特性三要素;

IV是指在一定正向电流下的亮度;

λd是指其主波长;波长决定了发光的颜色。X,Y是指在CIE光谙图中色度坐标系统中的坐标值。可見光的波段从紫光(約 380nm )到紅光(770nm )

不可見光的波長紅外線長於 770nm 紫外線短於 380nm。

VF顺向电压

,一般：红、黄、黄绿，VF值在1.8-2.3V蓝、绿、紫，VF值在2。8-3.6V之间。

2、IF顺向电流

IF 值通常为20mA 被设为一个测试条件和常亮时的一个标准电流. IF 增大时LAMP 的颜色、亮度、VF 特性及工作温度均会受到影响，它是正常工作时的一个先决条件，IF 值增大：寿命缩短、VF 值增大、波长偏低、温度上升、亮度增大、角度不变.

3、.VR反向电压

由于LAMP 是二极管具有单向导电特性，反向通电时反向电流为0 ，而反向电压高到一定程度时会把二极管击穿，刚好能把二极管击穿的电压称为反向崩溃电压，可以用“VR ”来表示。

VR 特性：

1 ＞VR 是衡量P/N 结反向耐压特性，当然VR 赿高赿好；R Y YG O VR可以做到

20-40V红、黄、黄绿等四元晶片反向电压可做到15 －20V。B PG可以做到5V以上.

2 IR（反向加电压时流过的电流）特性：

①IR 是反映二极管的反向特性，IR 值太大说明P/N 结特性不好，快被击穿；IR 值

太小或为0 说明二极管的反向很好；IR一般要求是10ūA以下。

②通常IR 值较大时VR 值相对会小，IR 值较小时VR 值相对会大；

③IR 的大小与晶片本身和封装制程均有关系，制程主要体现在银胶过

多或侧面沾胶，双线材料焊线时焊偏，静电亦会造成反向击穿，使IR 增

大。

4、IV（LAMP的发光强度，称为亮度）

指LAMP 有流过电流时的光强，单位一般用毫烛光（mcd ）来衡量，1000mcd=1cd 由于一批晶片做出的LAMP 光强均不相同，封装厂商会将其按不同的等级分类，分为低、中、高等多个等级，而LAMP 的价格也与其亮度大小有关系。同一亮度LAMP 顺向电流越大，亮度越高。亮度还跟角度有关系，同样物料角度越大亮度越低，角度越小，亮度越高，所以要求亮度的同时要考虑到角度的大小.

5、光通量(Luminous flux,Φ)

指光源每秒钟所发出的量之总和, 单位为：流明(lumen, lm)一般钨丝灯泡的发光效率在6 - 2 5 L m / w之间，日光灯的发光效率在45-95Lm/w之间。目前LED超过100LM/W.，

6、照度 (illuminance)单位勒克斯(Lux, lx)

照度是光通量与被照面之比值。1 lumen之光通量均匀分布在面积为一平方米之区域。

照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒[克斯](Lux,lx) ，即1m ／m2 。1 勒[克斯]等于1 流[明](lumen,lm)的光通量均匀分布于1m2 面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。

7、W/D（主波长，单位是nm，纳米）

LAMP 正常工作时的颜色特性，通常用W/D 来衡量颜色的变化特性，在电流和温度不同的情况下主波长测试值均不相同的，我公司将W/D 按不同的等级分类。并用不同的字母表示.

8、△θ（半强度视角，单位是“度”）

发光管LAMP 发光强度为一半时所对应的角度。角度的大小与晶片体积的大小、支架碗杯的角度、杯深、模粒的球面直径、卡点等有关系。角度越大照出的光圈越大，反之越小。

9、光效(Luninous efficacy of a source)

单位:流明每瓦特(LM/W)光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率的比值.

10、色温（Colour Temperature ）單位：絕對溫度( Kelvin, K )

色温表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：钨丝灯为2760-2900K中午阳光为5400K 蓝天为12000-18000K就LED来说，一般2500K-5000K叫暖白色，5000K-6000K叫做正白偏黄色，6000K-10000K叫做白色，10000K以上一般称为偏蓝色

LED应用

一 . 使用注意事项及标准

LED 器件即发光二极管元器件在产品应用中, LED 的焊接,成形,安装,清洗等对其LED 应有的特性影响是一个很大的因素,相应的LED使用和仓储温度等方面也非常重要，包括静电防护等等。现就相关事项作如下几点简要的说明。以期统一标准、规范操作、达到改善LED的使用状况和品质之目的！

（一）LED焊接条件

1、烙铁焊接：烙铁（最高30W）尖端温度不超过280℃；焊接时间不超过5秒；

焊接位置至少离胶体3毫米。

2、浸焊：浸焊最高温度260℃，浸焊时间不超过5秒，浸焊位置至少离胶体3毫

米。

（二）引脚成形方法

1、必需离胶体2毫米才能折弯支架。

2、支架成形必须用夹具或由专业人员来完成。