LED专业知识.docx

1、LED专业知识一、什么叫LED所谓LED，就是发光二极管（Light Emitting Diode）,顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件，具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块，封装在环氧树脂中，通过针脚作为正负电极并起到支撑作用.二、LED工作原理发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。 在LED得两端加上正向电压，电流从LED阳极流向阴

2、极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。调节电流，便可以调节光的强度。可以通过改变电流可以变色，这样可以通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光。三、LED发展史 1907年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。 到70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LED采用双层磷化镓蕊片（一个红色

3、另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70年代末，它能发出纯绿色的光。 80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。 第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期，再一次利用金钢砂早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。 90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。 超亮度蓝光蕊片是白

4、光LED的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。 有科学思想的读者到现在可能会意识到LED的发展经历了一个漫长而曲折的历史过程。事实上，最近开发的LED不仅能发射出纯紫外光而且能发射出真实的“黑色”紫外光。那么LED发展史到低能走多远，不得而知。也许某天就能开发出能发X射线的LED。早期的LED只能应用于指示灯、早期的计算器显示屏和数码手表。而现在开始出现在超亮度的领域。将会在接下的一段时间继续下去。四、LED的优势1节能：LED的光谱几乎全部

5、集中于可见光频段，其发光效率可达8090。记者还将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较，结果显示：普通白炽灯的光效为12，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为2028W，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。 一般人都认为，节能灯可节能45是伟大的创举，但LED比节能灯还要节能14，这是固体光源更伟大的改革。除此之外，LED还具有其他优势，光线质量高，基本上无辐射，属于典型的绿色照明光源；可靠耐用，维护费用极为低廉等等。正因为LED具

6、有以上其他固体光源还无法匹敌的特点，10年后LED将是照明行业的主流光源。2环保：LED在生产过程中不要添加“汞”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输，非常环保，被称为“绿色能源”。3寿命非常长：普遍在5万-10万小时之间，因为LED是半导体器件，即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命 。4LED元件的体积非常小：更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。 5 LED的发出的光线能量集中度很高：集中在较小的波长窗口内，纯度高。 6LED响应时间非常快：在微秒级别,只要开关一开,马上就会亮,不会出现 延迟的和闪烁的现

7、象。 7LED的发光指向性非常强：亮度衰减比传统光源低很多。 9LED使用低压直流电即可驱动：具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。 10能够较好地控制发光光谱组成：从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重点照明。11可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高。12显色性高：不会对人的眼睛造成伤害。 但是作为一个新兴的技术领域，半导体照明行业还处于一个快速发展阶段，科技进步令我们感到欣喜，但是我们还要意识到无论是技术环节还是行业的规章制度，与传统的光源相比，都还不成熟不健全。要真正实现用代替传统光源还有一段很长的路要走，还有很多技术难题

8、需要解决，如大功率散热和光效方面。同时也要我们LED的行业人事和专家一起来共同努力，让LED更好的为我们服务。五、LED主要性能指标 LED性能指标是整个LED的核心部分，只有了解它的性能指标，才能深度的了解LED对以后产品的开发和销售也能得心应手，也是接进入LED行业必须了解的的东西：1LED的颜色：LED的颜色是一个很重要的一项指标,是每一个LED相关灯具产品必须标明，目前LED的颜色主要有红色、绿色、蓝色、青色、黄色、白色、暖白、琥珀色等其它的颜色，在我们设计和接单的时候这个参数是千万不能忘记的(尤其是初学者)因为颜色不同，相关的参数也有很大的变化。2LED的电流：LED的正向极限(IF

9、) 电流多在20MA，而且LED的光衰电流不能大于IF/3，大约15MA和18MA。LED的发光强度仅在一定范围内与IF成正比，当IF20MA时，亮度的增强已经无法用内眼分出来，因此LED的工作电流一般选在17-19MA左右比较合理。前面所针对是普通小功率LED(0.04-0.08W)之间的LED而言，但有些食人鱼LED除外(有些在40MA左右的额定值).除着技术的不断发展，大功率的LED也不断出现如0.5W LED (IF=150MA)，1W LED (IF=350MA)，3W LED(IF=750MA)还有其它更多的规格，我不一一进行介绍，你们可以自己去查LED手册。3LED的电压：我们通

10、常所说的是LED的正向电压，就是说LED的正极接电源正极、负极接电源负极。电压与颜色有关系，红、黄、黄绿的电压是1.8-2.4v之间。白、蓝、翠绿的电压是3.0-3.6v之间，可能同样一批LED的电压会有一些差异，要根据厂家提供的为准。在外界温度升高时，VF将下降。4LED的反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 5LED的色温：以绝对温度 K 来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红 - 浅红 - 橙黄 - 白 - 蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。 光源色温不同，光色也不同，色温在3

11、000k以下有温暖的感觉，达到稳重的气氛；色温在3000k-5000k为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000k以上有冷的感觉。 6 6发光强度（I、Intensity）：单位坎德拉，即cd。光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)， 发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。 现在LED

12、也用这个单位来描述，比如某LED是15000的，单位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。 之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd来表示，是因为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，现在LED都很厉害了，但还是沿用原来的说法。 用发光强度来表示“亮度”的缺点是，如果管芯完全一样的两个LED，会聚程度好的发光强度就高。因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，还要看照射角度。很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到，而是把镜头加长照射角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观察角度也受

13、限。另外，同样的管芯LED，直径5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直径10mm的1/4，因为透镜越大会聚特性就越好。 7LED光通量（F，Flux）: 单位流明，即lm。光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。同样，这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光线越多 对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F = 4I。也就是说，若光源的I为1cd，则总光通量为4 =12.56 lm。与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实

14、际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。 要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。 人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W的功率全部转换成波长为555nm的光，为683流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光，比如650nm的红色，1W的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LE

15、D的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。 8LED光照度（E，Illuminance）：单位勒克斯即lx（以前叫lux）。1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度. 这个参数我们平常用得不是很多，我们在这里不作详细的介绍。 9显色性: 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度；光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，能较全面反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定

16、为 100 ，各类光源的显色指数各不相同，如：高压钠灯显色指数 Ra=23 ，荧光灯管显色指数 Ra=6090 。 显色分两种： 忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数 (Ra) 高的光源，其数值接近 100 ，显色性最好。 效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。10眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。 11LED的使用寿命： LED在一般说明中，都是可以使用50,000小时以上，还有一些生产商宣称其LED可以运作100,000小时左右。这方面主要的问题是，LED并不是简单的不再

17、运作而已，它的额定使用寿命不能用传统灯具的衡量方法来计算。实际上，在测试LED使用寿命时，不会有人一直呆在旁边等着它停止运作。不过，还是有其他方法来测算LED的使用寿命。LED之所以持久，是因为它不会产生灯丝熔断的问题。LED不会直接停止运作，但它会随着时间的流逝而逐渐退化。有预测表明，高质量LED在经过50,000小时的持续运作后，还能维持初始灯光亮度的60%以上。假定LED已达到其额定的使用寿命，实际上它可能还在发光，只不过灯光非常微弱罢了。要想延长LED的使用寿命，就有必要降低或完全驱散LED芯片产生的热能。热能是LED停止运作的主要原因。LED的寿命与LED的芯片和LED驱动有关,我将

18、在针对提高LED寿命进行详细的解说. 12LED发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制，有三大类： （1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。发光角度520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其发光角度为2045。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，发光角度为4590或更大，散射剂的量较大。 LED的发光角度是LED应用产品的重要参数，请各位勿必重视这个参数。 以上就是主要的和常用的LED参数，供大家学习，这些参数在以后产品应用中极为重要，请一定要了

19、解和应用。 六、LED产品的分类： LED产品分类很多，我们简单地来看看分类方法。LED根据发光管发光颜色、发光管出光面特徵、发光管结构、发光强度和工作电流、芯片材料、功能等标准有不同的分类方法。下面简单介绍前六种分类方法。 1、根据发光管发光颜色分类 根据发光管发光颜色的不同，可分成红光、橙光、绿光（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。 另外，有的发光二极管中包含2种或3种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。 2、根据发光管出光面特徵分类根据发光管出光面特徵的不同，可分为圆灯、方灯、矩形

20、、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。 圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1（3/4）；把4.4mm的记作T-1（1/4）。 由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类： （1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。 （2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为2045。 （3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为4590或更大，散射剂的量较大。

21、 4、根据发光强度和工作电流分类 根据发光强度和工作电流，可分为普通亮度LED（发光强度100mcd）。 一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。 5、根据发光二极管的结构分类 根据发光二极管的结构，可分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等。 6、按功率分：有小功率LED(0.04-0.08W),中功率LED(0.1-0.5W),大功率LED(1-500W)，随着技术的不断发展，LED的功率越做越大. 7、按封装形式分：一种是SMD(贴片)和DIP(直插)两种 七、LED的驱动: 如果把LED产品比如整个人

22、，那么LED是整个LED产品的灵魂，驱动电路就是整个LED产品的身体，在LED产品的质量上面起着至关重要的任用. 既然驱动这么重要，那么什么叫LED驱动?LED驱动有哪些呢，带着这些疑问让我们一起来学习下面的内容：LED驱动简单的来讲就是给LED提供正常工作条件(包括电压、电流等条件)的一种电路，也是LED能工作必不可少的条件，好的驱动电路还能随时保护LED毕竟LED是整个产品的核心。LED驱动通常分为三种:：(1)：阻限流驱动：就是简单的的在LED的回路中串接电阻，通过调节电阻的阻值可以改变LED的驱动电流.。电阻的阻值 R= 电源电压-LED电压要设定的LED电流 (2)：恒流驱动：顾名思

23、异就是保持LED的电流一直不变，让LED在恒定电流的条件下工作，要想提高LED的发光的效率和稳下度，减少LED的光衷度,恒流驱动是最好的选择,大功率LED都是采用采用恒流驱动方式.我将在中对如何选用LED恒流驱动，在中对怎么设计高效率的恒流源进行详细的分析对一些现在高效的方法进行讲解。(3)：恒压驱动：就是保持LED两端的电压不变,因为每一种颜色的LED的电压都不一样,所以很少用恒压的方式来驱动LED.大家有一定的了解就行,我们不再进行详细的解说。八、LED应用范围: 在上面我们对LED进行了一个全面的详细的介绍,哪我们下面就来学习一下LED到底用在什么地方，LED的应用很广，包括通讯、消费性

24、电子、汽车、照明、信号灯等，可大体区分为背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域我们随时都可见。例如：收音机的示灯，大屏幕的LED显示屏我们现在对它的应用进行一个全面的分类：1 、汽车部分：以汽车內装使用包括了仪表板、音箱等指示灯，及汽车外部 ( 第三刹车灯、左右尾灯、方向灯等 ) ，目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系 列采用高亮度 LED ，而车厂中，丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度 LED ，其他各车厂新车，也在陆续采用。若再加上前后车灯、刹车灯，交通标志等，与交通有关的市场，商机非常庞大。在交通标志灯市场方面，全球约有 2000 万座交通标志灯，若每年更新 20

25、0 万座，商机可延续 10 年。 2 、背光源部分：主要是手机背光光源方面，是 SMD 型产品应用的最大市场。虽然近两年手机的增长速度已明显趋缓，但全年仍有 4 亿支水准，以 1 支手机要 LED 背 光源 2 颗、按键 6 颗 SMD LED 计，一年保守 4 亿支手机需求约 32 亿颗 LED 。最近韩国蓝色背光手机风潮，使蓝光 LED 的市场供不应求，显见手机在 LED 应用市场中仍占有举足轻重的地位。继蓝光手机后，目前市场已是彩屏手机 天下。以往彩屏手机是极高端产品，不过今年主要零组件价格下滑，使得彩屏手机和单色手机的价差缩小，加上厂商的大力促销，手机的换型潮悄然发生。 3 、显示屏：

26、 LED 显示屏作为一种新兴的显示媒体，随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，它与传统的显示媒体 多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁翻板相比较，以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高 等优势，已广泛应用于各行各业。 4 、电子设备与照明： LED 以其功耗低，体积小，寿命长的特点，已成为各种电子设备指示灯的首选，目前几乎所有的电子设备都有 LED 的身影 5、特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作

27、场所或恶劣工作环境之中。 6、装饰：可广泛应用在发光立体字；建筑景观外观发光体；高架、高楼、公路、桥梁、地标、标志建筑发光源；广告立体字、标志、标识、指示光源；商业空间、机场、建筑工程、地铁、医院、饭店、白货商场、广场、餐馆、PUB设计灯光；汽车、运输、轮船、宣传指示警示光源；电脑、手机、通信、滑鼠、信号传输应用光源。九、LED使用注意事项 LED有着独特的优势,但LED是属一种脆弱性的半导产品，所以我们在用LED产品的时候要格加小心，现在我LED使用注意事项供给在大家学习，在使用的时候请高度的重视：(1) 应使用直流电源供电有些生产厂家为了降低产品成本采用“阻容降压”方式给LED产品供电，这

28、样会直接影响LED产品的寿命。采用专用开关电源（最好是恒流源）给LED产品供电就不会影响产品的使用寿命，但产品成本相对较高。 (2) 需做好防静电措施LED产品在加工生产的过程中要采用一定的防静电措施，如：工作台要接地，工人要穿防静电服装，带防静电环，以及带防静电手套等，有条件的可以安装防静电离子风机，同时也要保证车间的湿度在65%左右，以免空气过于干燥产生静电，尤其是绿色LED相对而言更容易被静电损坏。另外，不同质量档次的LED抗静电能力也不一样，质量档次高的LED抗静电能力要强一些。可能有很多的朋友对静电不是很了解,我在这里再详细的介绍一下静电的知识：静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的

29、有关静电现象本质方面的物理量，英语叫ESD、电位、电场、电流等有关的量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。很多静电问题都是由于人们没有ESD意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑ESD会对电子产品造成损坏。这是因为大多数损害发生在人的感觉以下,因为人体对静电放电的感知电压约为3，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被损坏后没有明显的界限，把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑ESD，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明

30、显下降。 (3)LED的温度：要注意温度的升高会使LED内阻变小 当外界环境温度升高后，LED光源内阻会减小，若使用稳压电源供电会造成LED工作电流升高，当超过其额定工作电流后，会影响LED产品的使用寿命，严重的将使LED光源“烧坏”，因此最好选用恒流源供电，以保证LED的工作电流不受外界温度的影响。LED温度也是影响LED寿命的最重要的因素.请大家引起重视. (4) LED产品的密封不管是什么LED产品，只要应用于室外，都面临着防水、防潮的密封问题，如果处理不好就会直接影响LED产品的使用寿命。现在有少部分对产品质量要求比较高的生产厂家采用传统的环氧树脂“浇灌”的方法来密封LED产品，这种方法操作起来比较麻烦，对于体积较大的LED产品不是很适合，也会造成产品的重量增加。 (5)LED 的电流不能超过LED的IF电流，过流的工作会使LED寿命很快下降，如果超出过流就会马上把LED烧坏。(6)LED折脚注意： LED在弯脚或折脚时请不要离胶体太近,应与胶体保持2mm以上的距离，否则会使LED胶体里面支架与金线分离，管脚在同一处的折叠次数不能超过三次，管脚弯成90，再回到原位置为1次。(7)焊接温度：焊接温度在260左右,时间控制在5S以内，焊接点离胶体底部在2.5mm以上，电烙铁一定要接地，绝对不充许带电焊接LED。