什么是 LED - 特性和类型的详细说明

LED 无处不在：房屋、汽车、电话。在他们的帮助下，提供了小工具屏幕的明亮照明，生产了经济的照明源。现在它们是不可或缺的光源。考虑主要类型 LED 的器件和技术特性。

什么是LED

LED（来自英文 Light Emitting Diode，或 LED）是由 p 型和 n 型导电半导体材料制成的人造光源固态电源。使用多种技术——通过掩模沉积、蚀刻、外延沉积等，获得 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，通过掺杂特殊金属，它们会造成电子短缺。在 n 型材料中，载流子是晶体中多​​余的电子。

“洞”几乎是一动不动的。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。

LED的工作原理或发光的东西

通过将一定幅度和极性的恒定电压连接到 p-n 结，它们会在结中以电荷载体 - “空穴” - 正“粒子”和电子 - 负的逆流形式产生电流。当这些流在 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”，然后消失。

LED的方案。

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，即从晶体的末端发出。量子通量撞击反射器。它的抛光表面将光线反射到正确的方向。特殊的表面配置形成了所需的光通量方向图案。

在 p-n 结中获得光的方案。

为转换供电的电压“+” - 施加到二极管的阳极，“-” - 施加到阴极。

设计

LED的设备在一个垂直的部分。

散热基材以淡紫色描绘。灰色梯形 - 由铝制成的环形配置的反射反射器 - 反射器的部分。蓝色中心是一个 LED 芯片晶体，其连接的金线或银线焊接到阳极和阴极端子。

LED的类型

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

根据其中之一，LED 根据其用途分组如下：

1. 指标。
2. 灯光。

其组中的指标分为以下类型。

DIP二极管

该缩写源自双列直插封装或“双列直插”。通常情况下是圆柱体，但也有平行六面体。在下端有平行于主体对称主轴的导线轴向引线。阴极的输出比阳极短。

PCB 上方的 DIP LED 视图，可以看到焊接到金属化孔中。

分为类型 - 根据表壳的直径和上端的镜头。直径从 2-3 到 20 毫米甚至更大。发光颜色 - 任何，几种白色色调。

其中一种类型 - 以 2 种颜色闪烁，具有 3 个输出。

草帽

直译是草帽或bryl。应用于LED – 身体就像一顶圆顶的帽子。

DIP LED 的一种变体，称为草帽或草帽。

可见不同长度的引线，短的为阴极。安装高度限制器也是可见的。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 - 超流。食人鱼 - 翻译成俄语 - 食人鱼。 LED 的名称是由于窄条形式的金属引线的特性。为了简化在印刷电路板孔中的安装，在冲压过程中，引脚末端的角被切除了。这就是掠食性鱼类锋利的“牙齿”的结果。

在输出端，印有“肩部” - 限制器，用于设置外壳在电路板上方的高度。因此打开机箱从下方进行空气冷却。用于被动冷却的晶体放置在引线的上端。

通过在外壳中放置 2 或 3 个芯片，他们增加了光的流动。而二极管则落入了超亮的那群。

LED 类型“食人鱼”装在透明外壳中。

可以看到被透镜“覆盖”的晶体和安装高度变窄的引线成形器。

贴片

Surface Mounted Device 的缩写，翻译自英文——安装在表面上的设备。它们看起来像由塑料或陶瓷制成的矩形外壳。结论 - 从底部和侧面以垫的形式。

最常见的是 - 照明，但在低功率时，它们也可以作为指示器。功率从 mW（毫瓦）到 W。辉光是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，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，但不是固体结构，而是薄膜。而主要应用是在单色显示器的开发中。彩色OLED薄膜的现有缺点是不同发光颜色的薄膜的工作时间不同。至少，这大约是 12-15 千小时。

改进后，此类LED将广泛应用于手机、车载和船舶GPS导航仪、夜视仪和夜猎射击设备等。

视频回顾：QLED、OLED和LCD（IPS）的比较。

灯丝

2012-2013年出现了不寻常的 LED，他们称之为灯丝。实际上，这些是直径为 2-3 且长度为 15-30 毫米的长圆柱体形式的 COB 矩阵。将 28-30 颗蓝色水晶夹杂着少量红色水晶粘贴在玻璃或蓝宝石圆柱体上。它们以串联方式连接，并在检查可维护性后，填充黄色荧光粉。

这种制造灯丝模块的技术称为玻璃上芯片或 COG。

现成的 COG 矩阵放置在传统白炽灯的配件上，安装在底座中，然后放入玻璃或塑料烧瓶中。为了冷却 LED，烧瓶中充满了氦气。

灯功率 - 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。

结果是 LED 改造白炽灯。该灯通常被错误地称为 LED 白炽灯。

改造一词来自英语。改造 - 现代化或改造。这些是传统尺寸外壳中的新型光源。

灯泡“球”中的灯丝 LED 灯。

细长灯泡中的大功率白炽灯。

上图功率和厂家不同 灯丝 LED 灯.在带有 E27 底座的玻璃烧瓶中，灯丝 COL 模块固定在灯丝接头上。

PCB之星种类

这种类型的 LED 的缩写源自英文短语 Printed Circuit Board。他的翻译是印刷电路板。

PCB 星型二极管板。

PCB 星型二极管板。制造商是美国CREE公司，XML二极管型号。黄色矩形是功率二极管 COB 矩阵。

该板由导热良好的金属制成，例如铝。电路板配置为 6 射线星。COB LED 阵列出厂时安装在星形板的中心。该板被漆成黑色，以增强强大的工作发光器件产生的被动散热。

强大的 PCB 星型 LED。

左侧有 6 颗“星” - 不同功率和白光色调的二极管。底部两个是带有大圆圈黄色荧光粉的更强大的元素。右边是一列 4 件。 – 用于平面安装在印刷电路板上焊盘表面的二极管。

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。该结构的高度为 6.6 mm，带平面引线的二极管主体直径为 8 mm，Star 板的尺寸为 22 mm。

LED COB矩阵

如果将数十个蓝色半导体晶体用介电胶粘在由人造蓝宝石或硅晶体制成的导热基板上，通过导体连接成串并联组，并在顶部填充黄色荧光粉，我们得到一个LED模块。它 COB矩阵.该缩写源自英文短语 Chip-On-Board。它被翻译为“板上的水晶”。

LED 圆形 COB 矩阵，填充黄色荧光粉。沿着“边缘”有棕色接触垫，用于连接电源和/或控制电路。

COB 矩阵使用无基板的无封装 LED 芯片芯片。住宿条件非常紧张。这项技术生产了大功率 LED 的重要组成部分，包括数百个晶体。一个好的风扇冷却散热器，有时使用热管，可以让您在一个情况下实现 150-200 W 或更高的功率。该矩阵在距辐射最大值 0.7 的水平上提供了具有 100-150 度散射角的定向流动。

类型分类

LED的类型包括：

• 单个 LED 在单个大功率芯片（COB-矩阵）上；
• 一对 LED 封装在一个封装中 - 指示灯二极管以两种颜色交替闪烁，例如红色和黄色；
• 三基色发射器的三元组或三元组 - 红色、绿色和蓝色或 RGB：红 - 红，绿 - 绿，蓝 - 蓝。

采用 SMD 封装的三芯片 LED，用于 PCB 表面贴装。

如果在三晶 LED 中有相同发光颜色的晶体，我们就有了超亮 LED。用不同颜色的水晶灯，我们得到一个RGB三元组或多色控制的发光器件。

SMD是英文短语Surface Mounted Device的缩写，一种表面贴装器件。用于在印刷电路板上自动放置和焊接电子元件，包括。和 LED。用于胶带、尺子、模块和传统印刷电路板。

主色还包括一对YB色——黄、黄和蓝、蓝。还有其他颜色组合在混合时会产生白色。

强大的 COB LED

大型型号在外壳的角落有安装孔。较小的型号被焊接到印刷电路板上。

除了 LED 的通常特性外，强大的模型还增加了几个附加参数：

• 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

在功耗方面，这些是 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外壳的LED是普通的，超亮的；
• 圆柱形外壳中的 DIP 二极管 - 用于安装在印刷电路板的孔中；
• 在食人鱼型外壳中 - 用于安装在孔中。

不同封装的低功率 LED。

在图片中，从上到下的 LED：

1. 采用圆柱形 DIP 封装 - 带有用于焊接到板孔中的柔性导线。
2. 在食人鱼型的情况下，它们也是 Superflux，通过孔焊接。
3. 在平面引线的情况下，用于安装在单面和双面印刷电路板的接触垫上或多层板的“井”中。

LED的特性

LED 由许多参数描述。其中最重要的：

• 光强度和能源效率 - Lm 和 Lm / W；
• 0.5 或 0.7 度的光通量发散角 - 对于普通的从 120 到 140 度，对于指示器模型 - 从 15 到 45 度；
• 运行时消耗的功率，W-小-最高0.5，中-0.5-3，大-3以上；
• 通过二极管的工作电流，mA 或 A；
• 白光的颜色或阴影 七彩温度, 开尔文度数, K - 从 2000-2500 K - 暖白和高达 6500-9500 K - 冷白。

还有其他特征，但使用频率较低。例如，LED 的电流-电压特性 I-V 特性是通过一个结的电流与施加在其上的工作电压的关系曲线。它用于 LED 操作模式的电气计算。

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。前两个值嵌入在代号中，例如 SMD2835，其中两对数字分别为 2.8 毫米 - 宽度和 3.5 毫米 - 长度。外壳的厚度必须取自二极管的描述或护照。

方面 贴片3528 和 贴片2835.在右下角，一个灰色的角是表示阴极的键。

对于圆柱形 DIP 二极管，重要的特性是外壳直径和带透镜的高度。在这种情况下，有必要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。通常称为辉光的颜色。

二极管发光的波长以纳米-nm 为单位测量。它并不总是显示在产品的护照数据中。

名称和颜色标记

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

• 发光二极管——发光二极管；
• WW - 发光颜色 暖白 - 暖白 2700-3500 K；
• SMD——表面贴装封装；
• 5050 - 以十分之一毫米为单位的机身尺寸 - 5.0 × 5.0。

白光阴影的缩写变体：

• DW - Day White - 白日（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 - 超冷白色，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，系统尚未完全标准化，因此制造商使用不同的数值来表示白光的阴影。

图表上的图形和字母图像

阳极，也称为 LED 的正极，在电路上显示为三角形。阴极（减号） - 横向破折号。

AL307 LED 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

为了让 LED 在运行期间提供其设计和制造技术规定的所有特性，需要为其提供经过计算的电源。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。应串联“淬火”过电压 包括电阻.该电阻称为限流电阻。它用于防止过电流通过 p-n 结。

LED有两个接触引线——阳极和阴极，阴极比阳极短。如果长度相同，那么 定义 您可以将它们与手指电池一起使用。如果有光，那么你面前就有一个阳极。

桌子。彩色 LED 的 p-n 结的正向电压。

另请阅读： 如何找出一个LED有多少伏

LED的应用

LED的范围不断扩大。最初，它们被用作电路中的指示灯，用于打开或操作电子设备。例如，打开发射机，切换到增加或减少功率等。他们可以修复自动激活，例如，当出现呼叫信号或引起注意时。使用了闪烁或单色 LED - 红色、黄色、绿色、蓝色。

小型超亮DIP LED串并联连接，直接从220 V网络供电。通过将这些串联的二极管组放置在透明的柔性PVC管中并用透明密封剂填充它们，我们得到“灵活的霓虹灯“——一个发光的”止血带。它可以铺设在水池边、小路的路边、装饰房子的屋顶或花园里的一棵树上。

使用灵活的霓虹灯。

用于表面贴装的柔性多层板和 SMD 封装的出现导致了柔性多层板的出现 LED灯条.

最初，这些是装饰性室内装饰的手段。 SMD 二极管功率的增加及其在板上的布置密度使得开始使用 LED 灯条成为可能，首先用于辅助照明，然后用于主照明。胶带防尘和防潮程度的提高导致它们用于装饰照明，然后用于街道条件下的主要照明。

与此同时，正在开发 LED 灯以取代灯具中的白炽灯——壁灯、枝形吊灯和台灯。出现了改装灯——在形状、灯泡尺寸和电源电压方面完全类似于白炽灯和荧光灯管。用 LED 改造逐步取代白炽灯已经开始。与此同时，LN 的生产也停止了——起初是 100 W 或更多，然后是 75、60 等。

大功率单颗 LED 的发展，尤其是 Emitter 或 PCB Star 封装，促成了内置电池手电筒的出现。一个充电周期后发光的亮度和持续时间比以前的型号高出数倍。

通过电子方式对 LED 进行出色的可控性 - 控制器和 调光器 - 调光器，允许在全国任何地区的城市和城镇的街道和广场的动态照明中使用强大的聚光灯。

在建筑物的装饰照明中的应用。

LED灯条类型 RGB、RGBW 和 RGBWW 不仅可以获得强大的白光流，而且可以在从黄色暖色到蓝色和蓝色冷色的广泛范围内改变其白色色调​​。

新型光源的可控性使其可以广泛应用于照明广告——“爬行线”、灯光显示、信息屏等。在立面广告和屋顶上使用这些明亮的彩色和白色光源 - 平面和 3D 字母和绘图、品牌名称、商标图像等等。

所有这些设计的工作时间都比传统灯具长得多，几乎不需要维护，耗电量也少很多倍。 LED和照明设备的技术特性不断增长。 LED的成本在下降，应用在扩大。