什麼是 LED - 特性和類型的詳細說明

LED 無處不在：房屋、汽車、電話。在他們的幫助下，提供了小工具屏幕的明亮照明，生產了經濟的照明源。現在它們是不可或缺的光源。考慮主要類型 LED 的器件和技術特性。

什麼是LED

LED（來自英文 Light Emitting Diode，或 LED）是由 p 型和 n 型導電半導體材料製成的人造光源固態電源。使用多種技術——通過掩模沉積、蝕刻、外延沉積等，獲得 p-n 結。

在 p 型半導體材料中，載流子是“空穴”——半導體晶體的原子，通過摻雜特殊金屬，它們會造成電子短缺。在 n 型材料中，載流子是晶體中多餘的電子。

“洞”幾乎是一動不動的。它具有等於電子電荷的正電荷。電子從一個原子的外軌道“跳躍”到相鄰原子的外軌道，使“空穴”向相反方向移動。

工作原理或 LED 發光的內容

通過將一定幅度和極性的恆定電壓連接到 p-n 結，它們會在結中以電荷載體 - “空穴” - 正“粒子”和電子 - 負的逆流形式產生電流。當這些流在 p-n 結中相遇時，它們會重新組合或合併。能量增加的自由電子進入“空穴”，然後消失。

LED的方案。

右邊是晶體的 n 半導體部分，“富集”了自由電子，左邊是 p 半導體部分，帶有正“粒子”-“空穴”。

能量以光量子的形式釋放.它們被發射出來，即從晶體的末端發出。量子通量撞擊反射器。它的拋光錶面將光線反射到正確的方向。特殊的表面配置形成了所需的光通量方向圖案。

在 p-n 結中獲得光的方案。

為轉換供電的電壓“+” - 施加到二極管的陽極，“-” - 施加到陰極。

設計

LED的設備在一個垂直的部分。

散熱基材以淡紫色描繪。灰色梯形 - 由鋁製成的環形配置的反射反射器 - 反射器的部分。藍色中心是一個 LED 芯片晶體，其連接的金線或銀線焊接到陽極和陰極端子。

LED的類型

LED 是相當“年輕”的設備。他們的最終分類尚未制定。因此，很多知名廠商都使用自己的細分系統。

根據其中之一，LED 根據其用途分組如下：

1. 指標。
2. 燈光。

其組中的指標分為以下類型。

DIP二極管

該縮寫源自雙列直插封裝或“雙列直插”。通常情況下是圓柱體，但也有平行六面體。在下端有平行於主體對稱主軸的導線軸向引線。陰極的輸出比陽極短。

PCB 上方的 DIP LED 視圖，可以看到焊接到金屬化孔中。

分為類型 - 根據錶殼的直徑和上端的鏡頭。直徑從 2-3 到 20 毫米甚至更大。發光顏色 - 任何，幾種白色色調。

其中一種類型 - 以 2 種顏色閃爍，具有 3 個輸出。

草帽

直譯是草帽或bryl。應用於LED – 身體就像一頂圓頂的帽子。

DIP LED 的一種變體，稱為草帽或草帽。

可見不同長度的引線，短的為陰極。安裝高度限制器也是可見的。鏡頭下方是帶有黃色熒光粉的晶體。

超級通量食人魚

直接翻譯 - 超流。食人魚 - 翻譯成俄語 - 食人魚。 LED 的名稱是由於窄條形式的金屬引線的特性。為了簡化在印刷電路板孔中的安裝，在沖壓過程中，引腳末端的角被切除了。這就是掠食性魚類鋒利的“牙齒”的結果。

在輸出端，印有“肩部” - 限制器，用於設置外殼在電路板上方的高度。因此打開機箱從下方進行空氣冷卻。用於被動冷卻的晶體放置在引線的上端。

通過在外殼中放置 2 或 3 個芯片，他們增加了光的流動。而二極管則落入了超亮的那群。

LED 類型“食人魚”裝在透明外殼中。

可以看到被透鏡“覆蓋”的晶體和安裝高度變窄的引線成形器。

貼片

Surface Mounted Device 的縮寫，翻譯自英文——安裝在表面上的設備。它們看起來像由塑料或陶瓷製成的矩形外殼。結論 - 從底部和側面以墊的形式。

最常見的是 - 照明，但在低功率時，它們也可以作為指示器。功率從 mW（毫瓦）到 W。輝光是任何顏色或陰影的白光。

另請閱讀： SMD LED的特性

OLED

除了基於半導體金屬——矽、鍺、砷化鎵等的固態LED，還有一組基於有機化合物薄膜的LED。它們被稱為有機或 OLED LED - 有機發光二極管。

它們也像半導體二極管一樣發光，但不是固體結構，而是薄膜。而主要應用是在單色顯示器的開發中。彩色OLED薄膜的現有缺點是不同發光顏色的薄膜的工作時間不同。至少，這大約是 12-15 千小時。

改進後，此類LED將廣泛應用於手機、車載和船舶GPS導航儀、夜視儀和夜獵射擊設備等。

視頻回顧：QLED、OLED和LCD（IPS）的比較。

燈絲

2012-2013年出現了不尋常的 LED，他們稱之為燈絲。實際上，這些是直徑為 2-3 且長度為 15-30 毫米的長圓柱體形式的 COB 矩陣。將 28-30 顆藍色水晶夾雜著少量紅色水晶粘貼在玻璃或藍寶石圓柱體上。它們以串聯方式連接，並在檢查可維護性後，填充黃色熒光粉。

這種製造燈絲模塊的技術稱為玻璃上芯片或 COG。

現成的 COG 矩陣放置在傳統白熾燈的配件上，安裝在底座中，然後放入玻璃或塑料燒瓶中。為了冷卻 LED，燒瓶中充滿了氦氣。

燈功率 - 從 2-3 到 10-12 瓦。光通量對應於80-100 lm/W的傳統LED的發光效率。

結果是 LED 改造白熾燈。該燈通常被錯誤地稱為 LED 白熾燈。

改造一詞來自英語。改造 - 現代化或改造。這些是傳統尺寸外殼中的新型光源。

燈泡“球”中的燈絲 LED 燈。

細長燈泡中的大功率白熾燈。

上圖功率和廠家不同 燈絲 LED 燈.在帶有 E27 底座的玻璃燒瓶中，燈絲 COL 模塊固定在燈絲接頭上。

PCB之星種類

這種類型的 LED 的縮寫源自英文短語 Printed Circuit Board。他的翻譯是印刷電路板。

PCB 星型二極管板。

PCB 星型二極管板。製造商是美國CREE公司，XML二極管型號。黃色矩形是功率二極管 COB 矩陣。

該板由導熱良好的金屬製成，例如鋁。電路板配置為 6 射線星。COB LED 陣列出廠時安裝在星形板的中心。該板被漆成黑色，以增強強大的工作發光器件產生的被動散熱。

強大的 PCB 星型 LED。

左側有 6 個“星” - 不同功率和白光色調的二極管。底部兩個是帶有大圓圈黃色熒光粉的更強大的元素。右邊是一列 4 件。 – 用於平面安裝在印刷電路板上焊盤表面的二極管。

星形板上大功率平面 LED 的尺寸圖。

星形板上大功率平面 LED 的尺寸圖。該結構的高度為6.6 mm，帶平面引線的二極管主體直徑為8 mm，星形板尺寸為22 mm。

LED COB矩陣

如果將數十個藍色半導體晶體用介電膠粘在由人造藍寶石或矽晶體製成的導熱基板上，通過導體連接成串並聯組，並在頂部填充黃色熒光粉，我們得到一個LED模塊。它 COB矩陣.該縮寫源自英文短語 Chip-On-Board。它被翻譯為“板上的水晶”。

LED 圓形 COB 矩陣，填充黃色熒光粉。沿著“邊緣”有棕色接觸墊，用於連接電源和/或控制電路。

COB 矩陣使用無基板的無封裝 LED 芯片芯片。住宿條件非常緊張。這項技術生產了大功率 LED 的重要組成部分，包括數百個晶體。一個好的風扇冷卻散熱器，有時使用熱管，可以讓您在一個情況下實現 150-200 W 或更高的功率。該矩陣在距輻射最大值 0.7 的水平上提供了具有 100-150 度散射角的定向流動。

類型分類

LED的類型包括：

• 單個 LED 在單個大功率芯片（COB-矩陣）上；
• 一對 LED 封裝在一個封裝中 - 指示燈二極管以兩種顏色交替閃爍，例如紅色和黃色；
• 三基色發射器的三元組或三元組 - 紅色、綠色和藍色或 RGB：紅 - 紅，綠 - 綠，藍 - 藍。

採用 SMD 封裝的三芯片 LED，用於 PCB 表面貼裝。

如果在三晶 LED 中有相同發光顏色的晶體，我們就有了超亮 LED。用不同顏色的水晶燈，我們得到一個RGB三元組或多色控制的發光器件。

SMD是英文短語Surface Mounted Device的縮寫，一種表面貼裝器件。用於在印刷電路板上自動放置和焊接電子元件，包括。和 LED。用於膠帶、尺子、模塊和傳統印刷電路板。

主色還包括一對YB色——黃、黃和藍、藍。還有其他顏色組合在混合時會產生白色。

強大的 COB LED

大型型號在外殼的角落有安裝孔。較小的型號被焊接到印刷電路板上。

除了 LED 的通常特性外，強大的模型還增加了幾個附加參數：

• 額定功率，W；
• 芯片尺寸，mm；
• 晶體或矩陣的額定工作電流；
• 與標準 L 70、L80 等相關的使用壽命

低功率 LED

在功耗方面，這些是 LED 從 0.05 到 0.5 W，工作電流 - 20-60 mA（平均功率 - 0.5-3 W，電流 0.1-0.7 A，大 - 超過 3 W，電流 1 A 及更多） .

在結構上，低功率 LED 包括幾組 LED 發光器：

• SMD外殼的LED是普通的，超亮的；
• 圓柱形外殼中的 DIP 二極管 - 用於安裝在印刷電路板的孔中；
• 在食人魚型外殼中 - 用於安裝在孔中。

不同封裝的低功率 LED。

在圖片中，從上到下的 LED：

1. 採用圓柱形 DIP 封裝 - 帶有用於焊接到板孔中的柔性導線。
2. 在食人魚型的情況下，它們也是 Superflux，通過孔焊接。
3. 在平面引線的情況下，用於安裝在單面和雙面印刷電路板的接觸墊上或多層板的“井”中。

LED的特性

LED 由許多參數描述。其中最重要的：

• 光強度和能源效率 - Lm 和 Lm / W；
• 0.5 或 0.7 度的光通量發散角 - 對於普通的從 120 到 140 度，對於指示器模型 - 從 15 到 45 度；
• 運行時消耗的功率，W-小-最高0.5，中-0.5-3，大-3以上；
• 通過二極管的工作電流，mA 或 A；
• 白光的顏色或陰影 七彩溫度，開爾文度數，K - 從 2000-2500 K - 暖白和高達 6500-9500 K - 冷白。

還有其他特徵，但使用頻率較低。例如，LED 的電流-電壓特性 I-V 特性是通過一個結的電流與施加在其上的工作電壓的關係曲線。它用於 LED 操作模式的電氣計算。

方面

LED 的尺寸取決於其外殼的尺寸。對於 SMD 外殼 - 長度、寬度、厚度。前兩個值嵌入在代號中，例如 SMD2835，其中兩對數字分別為 2.8 毫米 - 寬度和 3.5 毫米 - 長度。外殼的厚度必須取自二極管的描述或護照。

方面 貼片3528 和 貼片2835.在右下角，一個灰色的角是表示陰極的鍵。

對於圓柱形 DIP 二極管，重要的特性是外殼直徑和帶透鏡的高度。在這種情況下，有必要考慮導線的長度和製造商在安裝前彎曲它們的建議。

波長

LED 的波長這樣的特性很少使用。通常稱為輝光的顏色。

二極管發光的波長以納米-nm 為單位測量。它並不總是顯示在產品的護照數據中。

名稱和顏色標記

每個製造商都有自己的 LED 標記。例如，在 LED - LED-WW-SMD5050 的名稱中，其字母和數字元素被解碼：

• 發光二極管——發光二極管；
• WW - 發光顏色 暖白 - 暖白 2700-3500 K；
• SMD——表面貼裝封裝；
• 5050 - 以十分之一毫米為單位的機身尺寸 - 5.0 × 5.0。

白光陰影的縮寫變體：

• DW - Day White - 白日（4000-5000 K）；
• W——白色，純白色（6000-8000 K）；
• CW 或 WC - 冷白 - 冷白 (8000-10 000 K)；
• WSC - White Super Cool - 超冷白色，色溫 15,000 K，帶有特有的藍色色調；
• NW - 中性白 - 中性白 - 5000 K。

LED和顏色還有其他名稱，系統尚未完全標準化，因此製造商使用不同的數值來表示白光的陰影。

圖表上的圖形和字母圖像

陽極，也稱為 LED 的正極，在電路上顯示為三角形。陰極（減號） - 橫向破折號。

AL307 LED 的外觀及其在圖紙和圖表中的名稱。

常用的縮寫是拉丁語縮寫 HL。

LED電壓表

為了讓 LED 在運行期間提供其設計和製造技術規定的所有特性，需要為其提供經過計算的電源。例如，在其陽極和陰極上施加一個電壓，該電壓將略高於 p-n 結的直流電壓。應串聯“淬火”過電壓 包括電阻.該電阻稱為限流電阻。它用於防止過電流通過 p-n 結。

LED有兩個接觸引線——陽極和陰極，陰極比陽極短。如果長度相同，那麼 定義 您可以將它們與手指電池一起使用。如果有光，那麼你面前就有一個陽極。

桌子。彩色 LED 的 p-n 結的正向電壓。

另請閱讀： 怎樣判斷一個LED的電壓是多少

LED的應用

LED的範圍不斷擴大。最初，它們被用作電路中的指示燈，用於打開或操作電子設備。例如，打開發射機，切換到增加或減少功率等。他們可以修復自動激活，例如，當出現呼叫信號或引起注意時。使用了閃爍或單色 LED - 紅色、黃色、綠色、藍色。

小型超亮DIP LED串並聯連接，直接從220 V網絡供電。通過將這些串聯的二極管組放置在透明的柔性PVC管中並用透明密封劑填充它們，我們得到“靈活的霓虹燈“——一個發光的”止血帶。它可以沿著水池的一側，小路的路緣鋪設，裝飾房子的屋頂或花園裡的一棵樹。

使用靈活的霓虹燈。

用於表面貼裝的柔性多層板和 SMD 封裝的出現導致了柔性多層板的出現 LED燈條.

最初，這些是裝飾性室內裝飾的手段。 SMD 二極管功率的增加及其在板上的佈置密度使得開始使用 LED 燈條成為可能，首先用於輔助照明，然後用於主照明。膠帶防塵和防潮程度的提高導致它們用於裝飾照明，然後用於街道條件下的主要照明。

與此同時，正在開發 LED 燈以取代燈中的白熾燈 - 壁燈、枝形吊燈和檯燈。出現了改裝燈——在形狀、燈泡尺寸和電源電壓方面完全類似於白熾燈和熒光燈管。用 LED 改造逐步取代白熾燈已經開始。與此同時，LN 的生產也停止了——起初是 100 W 或更多，然後是 75、60 等。

強大的單顆 LED 的發展，特別是在發射器或 PCB 星形封裝中的發展，促成了內置電池手電筒的出現。一個充電週期後發光的亮度和持續時間比以前的型號高出數倍。

通過電子方式對 LED 進行出色的可控性 - 控制器和 調光器 - 調光器，允許在全國任何地區的城市和城鎮的街道和廣場的動態照明中使用強大的聚光燈。

在建築物的裝飾照明中的應用。

LED燈條類型 RGB、RGBW 和 RGBWW 不僅可以獲得強大的白光流，而且可以在從黃色暖色到藍色和藍色冷色的廣泛範圍內改變其白色色調。

新型光源的可控性使其可以廣泛應用於照明廣告——“爬行線”、燈光顯示、信息屏等。在立面廣告和屋頂上使用這些明亮的彩色和白色光源 - 平面和 3D 字母和繪圖、品牌名稱、商標圖像等等。

所有這些設計的工作時間都比傳統燈具長得多，幾乎不需要維護，耗電量也少很多倍。 LED和照明設備的技術特性不斷增長。 LED的成本在下降，應用在擴大。