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什么是 LED - 特性和类型的详细说明

发布时间：2012 年 8 月 12 日

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LED 无处不在：家庭、汽车、电话。它们提供明亮的背光屏幕的小玩意，生产出具有成本效益的光源。现在它是不可或缺的光源。考虑主要类型 LED 的器件和技术特性。

什么是LED

LED（来自发光二极管，或 LED）——人造光源的固态电源，由 p 型和 n 型导电的半导体材料制成。使用几种技术——掩模溅射、蚀刻、外延沉积等——产生 p-n 结。

在 p 型半导体材料中，载流子是“空穴”——半导体晶体的原子，它们掺杂有特殊金属以产生电子缺失。在 n 型材料中，载流子是晶体中多余的电子。

“洞”实际上是静止的。它具有等于电子电荷的正电荷。电子从一个原子的外轨道“跳跃”到相邻原子的外轨道，使“空穴”向相反方向移动。

它是如何工作的或 LED 中发光的东西

通过将一定幅度和极性的恒定电压连接到 p-n 结，可以感应出以电荷载体 - “空穴” - 正“粒子”和电子 - 负粒子的逆流形式的电流。当这些通量在 p-n 结中相遇时，它们会重新组合或合并。能量增加的自由电子进入“空穴”并消失。

LED 示意图。

右边是晶体的n-半导体部分“富集”了自由电子，左边是p-半导体部分，带有正“粒子”-“空穴”。

能量以光量子的形式释放.它们被发射出来，即从晶体的末端发射出来。量子流撞击反射器。它的抛光表面将光线反射到所需的方向。所需的光通量方向图案是由表面的特殊配置形成的。

在 p-n 结处产生光的方案。

为结点通电的电压加到二极管的阳极“+”，“-”加到阴极。

设计

LED在垂直截面的结构。

淡紫色表示散热基板。灰色梯形是铝制圆形配置的反射反射器-反射器的部分。在蓝色的中心 - LED 芯片晶体与连接的金线或银线，焊接到阳极和阴极的引脚。

LED的类型

LED - 一个相当“年轻”的设备。他们的最终分类尚未形成。因此，很多知名厂商都使用自己的细分系统。

根据其中之一，按用途分类的 LED 如下：

指标。
照明。

其组中的指示灯 LED 分为以下类型。

直插二极管。

该缩写源自双列直插封装或“双列直插”。主体通常是圆柱体，但也有平行六面体。在下端，导线轴向引线平行于外壳的主轴对称轴。阴极引线比阳极引线短。

可以看到印刷电路板上方的 DIP LED 焊接到金属化孔中。

类型的划分是按表壳直径和顶端的镜头。直径范围从 2-3 到 20 毫米或更大。发光颜色是任何颜色，有几种白色阴影。

一种以 2 种颜色闪烁，并具有 3 条引线。

草帽。

直译是草帽或bryl。应用于LED – 外壳看起来像一顶圆顶的帽子。

DIP LED 的一种变体，称为草帽或“草帽”。

你可以看到不同长度的引线，短的一个是阴极。您还可以看到安装高度限制器。镜头下方是带有黄色荧光粉的晶体。

超级通量“食人鱼”

直接翻译 - 超级流量。食人鱼 - 翻译成俄语 - 食人鱼。 LED 之所以得名，是因为金属端子呈窄条状。为了更容易将其插入电路板上的孔中，在冲压时将引线的角切掉。这导致了掠食性鱼类的锋利“牙齿”。

“肩部” - 将外壳高度设置在电路板上方的限制器 - 印在引脚上。这打开了从下方进行空气冷却的情况。用于被动冷却的晶体放置在引脚的上端。

通过在外壳中放置 2 或 3 个芯片，增加了光通量。并且二极管属于超亮组。

透明外壳中的食人鱼 LED。

您可以看到被镜头“覆盖”的水晶和安装高度的锥形销钉。

贴片

Surface Mounted Device 的缩写，翻译自英文——surfacemounted device。它们看起来像矩形塑料或陶瓷外壳。端子以接触垫的形式位于外壳的底部和侧面。

最常见的 - 照明，但在低功率可以和指示器。容量范围从 mW（毫瓦）到 W。发光 - 任何颜色或阴影的白光。

另请阅读： SMD LED的特性

OLED

除了基于半导体金属——硅、锗、砷化镓等的固态LED外，还有一组基于有机化合物薄膜的LED。它们被称为有机或 OLED-LED - 有机发光二极管。

它们也像半导体二极管一样发光，但不是通过固态结构，而是通过薄膜。到目前为止，主要用途是开发单色显示器。彩色OLED薄膜存在的缺点——不同颜色的发光薄膜的持续时间不同。至少大约需要 12-15 千小时。

完善后的这种LED将广泛应用于手机、汽车和船用GPS导航仪、夜视仪和夜猎射击设备等。

视频 - 概述：QLED、OLED 和 LCD (IPS) 比较。

灯丝

2012-2013 年出现了不寻常的 LED，称为灯丝。它们是直径为 2-3、长度为 15-30 毫米的长圆柱体形式的 COB 矩阵。在玻璃或蓝宝石圆筒上粘上 28-30 颗蓝色水晶，并带有少量红色。它们以连续的链条连接，并在检查其适用性后填充黄色荧光粉。

这种制造灯丝模块的技术称为Chip-On-Glass或COG。

预制的 COG 矩阵放置在传统白炽灯的电枢上，安装在底座中并放置在玻璃或塑料灯泡中。灯泡充满氦气以冷却 LED。

灯的功率从 2-3 到 10-12 瓦。光通量对应于80-100 Lm/W的传统LED的发光效率。

结果，获得了白炽灯泡的 LED 改造。该灯经常被错误地称为 LED 白炽灯泡。

改造一词来自英文retrofit - 现代化或修改。这些是传统尺寸外壳中的新型光源。

“气球”灯泡中的灯丝 LED 灯。

细长灯泡中的高瓦数白炽灯。

上面的图片显示了不同的瓦数和制造商 LED灯丝灯.在带有 E27 底座的玻璃灯泡中，灯丝 COL 模块连接到灯丝夹具。

PCB星种

这类LED的缩写来源于英文单词组合Printed Circuit Board。它的翻译是印刷电路板。

PCB 星形二极管板。

PCB 星形二极管板。制造商是美国CREE公司，型号XML二极管。黄色矩形是大功率二极管的COB矩阵。

该板由导热良好的金属制成，例如铝。该板的配置是一个 6 光束星形。 COB LED 矩阵出厂时安装在星形板的中心。板子被漆成黑色，以增加大功率工作发光器件产生的被动散热。

PCB Star 外观的强大 LED。

左边的 6 颗“星”是不同功率和白光色调的二极管。底部的两个是更强大的元素，带有大圆圈的黄色荧光粉。右边是一列 4 件。 - 用于平面安装在印刷电路板上接触垫表面的二极管。

星形板上大功率平面 LED 的尺寸图。

星形板上大功率平面 LED 的尺寸图。结构高度为6.6 mm，平面引脚二极管的主体直径为8 mm，星形板尺寸为22 mm。

COB LED矩阵

如果在蓝宝石或硅的人造晶体的导热基板上粘合介电胶，几十个半导体晶体发出蓝光，将它们的导体串联成并联组并填充顶部的黄色荧光粉，我们得到一个 LED 模块。这是 COB矩阵.该缩写源自英文单词组合Chip-On-Board。它被翻译为“板上的水晶”。

填充有黄色荧光粉的 LED 圆形 COB 矩阵。沿着“边框”是用于连接电源和/或控制电路的棕色接触垫。

COB 矩阵使用没有基板的无芯 LED 芯片晶体。位置非常密集。该技术用于生产大部分高功率 LED，包括数百个晶体。一个好的风扇散热片，有时使用热管，可以在单个封装中达到 150-200 瓦或更多。该矩阵在最大辐射的 0.7 处提供具有 100-150 度色散角的定向通量。

典型分类

LED 的类型可以包括：

单个 LED 在单个大功率晶体（COB 矩阵）上；
一对 LED 封装在一个封装中 - 以两种颜色交替闪烁的 LED 指示灯，例如红色和黄色
具有三基色的三元组或三元组发射器 - 红色、绿色和蓝色或 RGB 。红、绿、蓝。

采用 SMD 封装的三晶 LED，用于安装在 PCB 表面。

如果一个三晶体 LED 具有相同颜色的晶体，我们就有一个超亮 LED。对于不同颜色的光晶体，我们有 RGB 三元组，或多色受控发光装置。

SMD - 表面贴装设备的缩写。用于在印刷电路板上自动放置和焊接电子元件，包括 LED。用于色带、条带、模块和常规印刷电路板。

基本颜色包括一对颜色YB——黄色、黄色和蓝色、蓝色。还有其他颜色组合在混合后会产生白色。

强大的 COB LED

较大的型号在外壳的角落有安装孔。较小的型号通过焊接连接到印刷电路板上。

除了大功率型号中 LED 的通常特性外，还添加了几个附加参数：

额定功率，W；
芯片尺寸，mm；
晶体或矩阵的额定工作电流；
与标准 L 70、L80 等相关的使用寿命

低功率 LED

按功耗值计算的是 LED 从 0.05 到 0.5 W，工作电流 - 20-60 mA（平均功率 - 0.5-3 W，电流 0.1-0.7 A，大 - 超过 3 W，电流 1 A 及更多）。

在结构上，低功率 LED 包括几组 LED 发光体：

SMD常规和超亮LED；
圆柱形封装的 DIP 型二极管，用于安装在板孔中；
在“piranha”封装中 - 用于安装在孔中。

不同封装的低功率 LED。

该图显示了从上到下的 LED：

采用 DIP 型圆柱形封装 - 带有用于焊接到板孔中的柔性导线。
在食人鱼型外壳（又名 Superflux）中，焊接到孔中。
在平面引脚的情况下，用于安装在单面和双面 PCB 的接触垫上或多层板的“井”中。

LED的特点

LED 由许多参数描述。最重要的是：

光强度和能源效率 - Lm 和 Lm/W；
光通量发散角在 0.5 或 0.7 度，度 - 常规型号为 120 至 140 度，指示器型号 - 15 至 45 度
工作功率，W - 小 - 高达 0,5，中 - 0,5-3，大 - 超过 3；
通过二极管的工作电流，mA 或 A；
白光的颜色或阴影，色温Kelvin, K - 从 2000-2500 K - 暖白色和高达 6500-9500 K - 冷白色。

还有其他特征，但使用频率较低。例如，LED 的伏安特性或 VAR 是通过结的电流与施加在其上的工作电压相关的曲线。它用于 LED 工作模式的电气计算。

方面。

LED 的尺寸取决于其外壳的尺寸。对于 SMD 外壳 - 长度、宽度、厚度。前两个值嵌入在名称中，例如 SMD2835，其中两对数字分别为 2.8 mm - 宽度和 3.5 mm - 长度。主体的厚度应取自二极管的描述或护照。

尺寸为。贴片3528 è 贴片2835.右下角的灰色角是指示阴极的键。

对于圆柱形 DIP 二极管，重要的特征是外壳的直径及其与透镜的高度。考虑导线的长度和制造商在安装前弯曲它们的建议。

波长

LED 的波长这样的特性很少使用。更多的是指发光的颜色。

颜色阴影	波长，纳米
红外线（不可见）	760-880
红色的	620-760
橙	585-620
黄色	575-585
黄绿色	555-575
绿色	510-555
蓝色的	480-510
蓝色的	450-480
紫色的	390-450
紫外线（隐形）	10-390

二极管的波长以纳米 - nm 为单位测量。它并不总是在产品数据表中指定。

名称和颜色编码

每个制造商都有自己的 LED 标签。例如，在 LED - LED-WW-SMD5050 的名称中，其字母和数字元素被破译：

发光二极管——发光二极管；
WW - 暖白 - 暖白 2700-3500 K；
SMD——用于表面安装的外壳；
5050 - 包装尺寸以十分之一毫米为单位 - 5.0×5.0。

白光阴影的缩写选项：

DW——白昼（4000-5000 K）；
W——白色，纯白色（6000-8000 K）；
CW 或 WC - 冷白 - 冷白 (8000-10 000 K)；
WSC - White Super Cool - 白色超冷，色温 15 000 K，带有特有的蓝色色调；
NW - 中性白 - 中性白 - 5000 K。

LED 和颜色还有其他名称，该系统尚未最终标准化，因此制造商使用不同的数值和白光色调名称。

图表中的图形和字母表示

阳极，也就是电气图中 LED 的正极，显示为三角形。阴极（减号）用十字划线显示。

LED AL307 的外观及其在图纸和图表中的名称。

常用的缩写是拉丁语缩写HL

LED电压表

为确保 LED 在运行期间具有其设计和制造技术所规定的所有特性，它需要提供设计电源。例如，在其阳极和阴极上施加一个电压，该电压将略高于p-n结的直流电压。应使用串联电阻“熄灭”过电压电阻器.该电阻称为限流电阻。它用于防止电流超过 p-n 结。

LED有两个触针——阳极和阴极，阴极比阳极短。如果长度相同，那么决定带图钉电池。如果有光，你就有阳极。

桌子。彩色发光二极管 p-n 结的直流电压。

辉光的颜色	工作，直流电压，V
白色的	3,5
红色的	1,63–2,03
橙	2,03–2,1
黄色	2,1–2,18
绿色	1,9–4,0
蓝色的	2,48–3,7
紫色的	2,76–4
红外线的	高达 1.9
紫外线	3,1–4,4