LED的重要参数

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1、LED的重要参数LED的重要参数1.LED极限参数的意义(1) 允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的 电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。(2) 最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。 超过此值可损坏二极管。(3) 最大反向电压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。(4) 工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。 低 于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。2电参数的意义(1) 光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波 长，其波长大体按图2-1所示。由图可见，该发光管所发

2、之光中某一 波长入0的光强最大，该波长为峰值波长。(2) 发光强度IV:发光二极管的发光强度通常是指法线 (对圆柱形 发光管是指其轴线)方向上的发光强度。假设在该方向上辐射强度为1/683 W/sr时，那么发光1坎德拉符号为cd。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉mcd作单位。3光谱半宽度彪表示发光管的光谱纯度。是指图 2-1中1/2 峰值光强所对应两波长之间隔。4半值角0 1/2和视角：9 1/握指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向法 向的夹角。 图2-2 不同型号LED光强分布半值角的2倍为视角或称半功率角。图2-2给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况

3、。中垂线法线AO的坐标为相对发光强度即发光强度与最大发光 强度的之比。显然，法线方向上的相对发光强度为1,离开法线方向的角度大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。5正向工作电流If:它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6 IFm以下。6正向工作电压VF:参数表中给出的工作电压是在给定的正向 电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图2-3表示。在正向电压正小于某一值叫阈值时，电流极小，不发光。当电压 超过某一值后，正向电流

4、随电压迅速增加，发光。由 V-I曲线可以得 出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反 向漏电流Ir10 pA以下。图2-3 LED的V-I特性曲线2.2:LED的分类按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色又细分黄绿、 标准绿和纯绿、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种 颜色的芯片。根据发光二极管发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。散射型发光二极管适合于做指示灯用。按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、外表安装用微型管等。圆形

5、灯按直径分为 2mm 4.4mm |5mm4 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白动检测系统。(2) 标准型。通常作指示灯用，其半值角为 20。45。(3) 散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为 45 90或更大, 散射剂的量较大。按发光二极管的

6、结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷 底座环氧封装及玻璃封装等结构。按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的 LED (发光强度100mcd );把发光强度在 10100mcd间的叫高亮度发光二极管。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)。按发光波长分发光二极管依发光波长分为可见光发光二极管波长450680nm 与不可见光发光二极管波长8501550nm两大类。假设以其使用的磊 晶层材料可进一步分为二元化合物如GaAs、GaSb、GaN等、三 元化合物如 AlxGa1-xAs、Alx

7、Ga1-xP、In1-xGaxAs 等、四元 化合物如 AlInGaP、InAlGaAs、AlxGa1-xAsyP1-y 等及 GaN 系 化合物四大类。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类等按功能分 类的。2.3:LED的使用说明2.3.1焊接焊接温度在260 C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。请勿带电焊接 LED。通电情 况下，防止在80 C以上高温作业，如有高温作业一定要做好散热。2.3.2静电所有与蓝、绿、紫、白LED相关作业人员一定要做好防静电：如 带静电环；穿静电衣；穿静电鞋等。带有线静电环时，静电环一定要 接地，并且地线与市地线电位

8、差不要超过5V;或者阻抗不要超过25 Q。作业机台与作业面均需加装地线。2.3.3 LED的工作电流使用LED时电流最好不要20mA，最好使用15-19 mA。2.3.4 LED安装位置器件不可与发热组件靠得太近，工作条件不可超过其规定的极 限。2.3.5 LED的清洁如需清洁LED时，建议用超声波清洗LED,如暂时没有超声波 清洗机可暂用酒精代替，但清洗时间不要超过1分钟。特别强调：不要用有机溶济如丙酮，天那水清洗或擦洗LED胶体，会造成不发光或胶体内部破裂，导致 LED内部金线与芯片过 激破坏。2.3.6 LED的弯脚处理LED在弯脚或拆脚时请不要离胶体太近，应与胶体保持2mm以上的距离，

9、否那么会使LED里面支架与金线别离；管脚在同一处的折 叠不要超过3次，管脚弯成90，再回到原位置为1次。2.4 LED的连接形式LED作为驱动电路的负载，经常需要几十个甚至上百个LED组合在一起，构成发光组件，LED负载的连接形式直接关系到其可 靠性和寿命。(1) 串联连接形式：即将多个LED的正极对负极连接成串，其优 点通过每个LED的工作电流一样，一般应串入限流电阻 R,如图 2-4(左边)的电路，那么：Vcc=If x R+z Vfn If=(Vcc- E Vfn)/R 假定为 N=8的GaAs材料LED，设计正向电流If=20mA为目标值，单个LED 正向电压 Vf=2.0V，贝U V

10、D = 8f=16.0V , VR = If R = 20mA 200 Q =4.0V, Vcc=VD+ VR=20.0V 。图2-4 LED的串联，并联与混联电路当单管Vf离散性较大时，假设 VD=15.616.4V时，那么对应VR=4.43.6V，很容易计算If=22mA18mA，可以得出单个LED 光强变化量在10%以内，根本上保持发光组件亮度均匀。当出现一 个LED短路时，VD=14V贝U VR=6V ; If=VR/R=30mA ,实际上由于 单管短路造成If上升，单管Vf随If的增加而增加，VD应高于14V, 那么VR小于6V,灯串电流应小于30mA,具体电流值与所采用不同 的LE

11、D单管有关，实验中测量为28mA左右；当出现一个LED开路 时，将导致这串8个LED熄灭，从原理上LED开路的可能性极小， 但整串熄灭的风险还是存在。(2) 并联连接形式：即将多个LED的正极与正极、负极与负极并 联连接(如图2-4中间)，其特点是每个LED的工作电压一样，总 电流为E血为了实现每个LED的工作电流If 一致，要求每个LED 的正向电压也要一致。但是，由于器件之间特性参数存在一定差异， 且LED的正向电压Vf随着温度上升而下降，不同 LED可能因为散热条件差异，而引发工作电流If的差异，散热条件较差的LED温度 上升也较大；正向电压 Vf下降也较大，造成工作电流If上升，而工

12、作电流If上升又加剧温升，如此循环可能导致 LED烧毁。因此LED 一般不采用直接并联的方式；如要采用 LED直接并联的方式，应考 虑器件和环境差异等因素对电路的影响， 设计时要有预留量，如因要 与电源电压相配合那么可在每个 LED中串联适宜的电阻，可降低 LED 被烧毁的风险。(3) LED的混联形式图2-4右边为先串联后并联混合连接构成的发光组件。对于单组 串联LED来讲，即使由于器件和使用条件的差异，导致单组中个别 LED芯片丧失PN结特性，出现短路或开路的情况，只是在单组中的 LED工作电流If发生变化，对整个并联电路来说变化相对较小，不 至于使整个发光组件失效。因此说这种连接形式的发

13、光组件可靠性 高，并且对LED的要求也较宽松，适用范围大，不需要特别挑选LED, 整个发光组件的亮度也相对均匀。在工作环境因素变化较大情况下， 使用这种连接形式的发光组件效果较为理想， 目前在大量照明实例中 大多数采用该连接方式。用多颗 LED组成一个发光面时，应尽量用 同一发光亮度的LED去组合，但在无法保证得到相同发光亮度时， 实践证明配备的原那么是中间用发光亮度稍小的LED,而周围用发光亮度较大的LED,这样的配置能使整个发光面看起来较匀称。图2-5 LED交叉阵列形式连接图(4) 交叉阵列形式为了提高LED照明电路的可靠性，降低灭灯的几率，人们又设计 了许多新的连接方式，交叉阵列形式就

14、是其中比拟新颖的一种。 交叉 阵列形式如图2-5所示，每串以3只LED为一组，其共同电流输入 来源于a、b、c串，输出也同样分别连接到a、b、c串，构成交叉 阵列形式。这种交叉连接方式的目的是，即使个别LED开路或短路， 也不至于造成发光组件整体失效。当有一颗LED品质不良短路时，不管采用稳压式驱动还是恒流式 驱动，并联在这一路的LED将全部不亮，如果是采用恒流式 LED驱 动，由于驱动器输出电流保持不变，除了并联在短路LED的这一并联支路外，其余的LED正常工作。假设并联的LED数量较多，驱动 器的驱动电流较大，通过这颗短路的 LED电流将增大，大电流通过 这颗短路的LED后，很容易就变成断

15、路。由于并联的LED较多，断 开一颗LED的这一并联支路，平均分配电流不大，依然可以正常工 作，哪么整个LED灯，仅有一颗LED不亮。如果采用稳压式驱动，LED品质不良短路瞬间，负载相当 少并联LED 一路，加在其余LED上的电压增高，驱动器输出电流将 大增，极有可能立刻损坏所有 LED，幸运的话，只将这颗短路的LED 烧成断路，驱动器输出电流将恢复正常，由于并联的LED较多，断开一颗LED的这一并联支路，平均分配电流不大，依然可以正常工 作，哪么整个LED灯，也仅有一颗LED不亮。通过对以上分析可知，驱动器与负载LED串并联方式搭配选 择是非常重要的，恒流式驱动功率型LED是不适合采用并联负载的， 同样的，稳压式LED驱动器不适合选用串联负载。2.5 LED的未来开展趋势固态照明市场诱人陈良惠院士算过一笔账：2003年，全国发电量为1.91万亿千 瓦时度，其中照明用电占 12 %，即2292亿度。按照每年增 长5 %计算，至V 2021年，照明用电可达3225亿度。按照同样亮 度下固态照明用电仅为白炽灯的十分之一、并取代三分之一的白炽灯计算，届时可节约照