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对应,可见光的频谱范围内,蓝光、紫光携带的能量最多,桔光、红光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜的光。
2 发光二极管的伏安特性
奥迪顺向电压(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
东风日产新阳光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。X,Y是指在CIE光谙图中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、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.
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:
① IR 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;
③ IR 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,一汽吉林1000mcd=1cd由于马自达2三厢
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)
二手宾利 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 正常工作时的颜特性, 通常用 W/D 来衡量颜的变化特性,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、温(Colour Temperature )單位:絕對溫度 ( Kelvin, K )
温表示光源光谱质量最通用的指标。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温。低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”;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,5000K-6000K叫做正白偏黄,6000K-10000K叫做白,10000K以上一般称为偏蓝
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。
3、支架成形必须在焊接前完成。
4、支架成形需保证引脚和间距与线路板上一致。
5、注意各类器件外线的排列,以防极性装错。器件不可与发热元件靠得太近,工作条件不要超过其规定的极限。
6、务必不要在引脚变形的情况下安装LED。
7、当决定在孔中安装时,计算好面孔及线路板上孔距的尺寸和公差以免支架受过度的压力。
8、安装LED时,建议用导套定位。
9、在焊接温度回到正常以前,必须避免使LED受到任何的震动或外力。
(三) 清冼
当用化学品清洗胶体时必须特别小心,因为有些化学品对胶体表面有损伤并引起褪如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇檫拭、浸渍,时间在常温下不超过3分钟。
(四)工作及储存温度
LED LAMPS发光二极管 Topr-25℃~85℃ 、 Tstg-40℃~100℃
(五)LED使用注意事项:
(1) LED是直流器件,反向电压不得大于5v,标准工作电流20mA,最大工作电流30mA,不可以过载,否则LED容易损坏。
(2) 长脚为LED的正极(阳极,接电源正极).
(3)焊接设备(包括电烙铁、自动焊接机台及测试机台)需接地,操作人员需配备防静电环。
(4)开包装后未使用完应在12小时内封口。
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