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單色發光二極管的檢測方法說明

文章出處:http://www.club4it.com/網責任編輯:發光二極管作者:拓展LED人氣:-發表時間:2018-04-13 09:36:00

 

  單色發光二極管的檢測方法說明



  單色發光二極管的檢測方法說明

  發光二極管LED(Light-EmitTIngDiode)是能將電信號轉換成光信號的結型電致發光半導體器件。

1、發光二極管LED主要特點

 ?。?)在低電壓(1.5~2.5V)、小電流(5~30mA)的條件下工作,即可獲得足夠高的亮度。 
 ?。?)發光響應速度快(10-7~10-9 s),高頻特性好,能顯示脈沖信息。 
 ?。?)單色性好,常見顏色有紅、綠、黃、橙等。 
 ?。?)體積小。發光面形狀分圓形、長方形、異形(三角形等)。其中圓形管子的外徑有φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ8、φ10、φ12、φ15、φ20(mm)等規格,直徑1mm的屬于超微型LED。 
 ?。?)防震動及抗沖擊穿性能好,功耗低,壽命長。由于LED的PN結工作在正向導通狀態,本射功耗低,只要加必要的限流措施,即可長期使用,壽命在10萬小時以上,甚至可達100萬小時。 
 ?。?)使用靈活,根據需要可制成數碼管、字符管、電平顯示器、點陣顯示器、固體發光板、LED平極型電視屏等。 
 ?。?)容易與數字集成電路匹配。 
 
單色發光二極管的檢測方法說明
 
2.發光二極管的原理 

  發光二極管內部是具有發光特性的PN結。當PN結導通時,依靠少數載流子的注入以及隨后的復合而輻射發光。普通發光二極管的外形、符號及伏安特性如圖1所示。LED正向伏安特性曲線比較陡,在正向導通之前幾乎有電流。當電壓超過開啟電壓時,電流就急劇上升。因此,LED屬于電流控制型半導體器件,其發光亮度L(單位cd/m2,讀作坎德拉每平方米)與正向電流IF近似成正雙,有公式 

  L =K IFm 

  式中,K為比例系數,在小電流范圍內(IF=1~10mA),m=1.3~1.5。當IF>10mA時,m=1,式(5.10.1)簡化成 L =K IF 

  即亮度與正向電流成正比。以磷砷化鎵黃色LED為例,相對發光強度與正向電流的關系如圖2所示。LED的正向電壓則與正向電流以及管芯的半導體材料有關。使用時應根據所要求的顯示亮度來選取合適的IF值(一般選10mA左右,對于高亮度LED可選1~2mA),既保證亮度適中,也不會損壞LED。若電流過大,會燒毀LED的PN結。此外,LED的使用壽命將縮短。
 
  由于發光二極管的功耗低、體積小,色彩鮮艷、響應速度快、壽命長,所以常用作收錄機、收音機和電子儀器的電平指示器、調諧指示器、電源指示器等。發光二極管在正向導通時有一定穩壓作用,還可作直流穩壓器中的穩壓二極管,提供基準電壓,兼作電源指示燈。目前市場上還有一種帶反射腔及固定裝置的發光二要管(例如BT104-B2、BT102-F),很容易固定在儀器面板上。
 
  LED的輸出光譜決定其發光顏色及光輻射純度,也反映出半導體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAsP)、磷砷化鎵(GaAlAs)、砷鋁化鎵(GaN)氮化鎵可發藍光。 

3.使用注意事項 

 ?。?)管子極性不得接反,一般講引線較長的為正極,引線較短的是負極。 

 ?。?)使用中各項參數不得超過規定極限值。正向電流IF不允許超過極限工作電流IFM值,并且隨著環境溫度的升高,必須作降額使用。長期使用溫度不宜超過75℃。 

 ?。?)焊接時間應盡量短,焊點不能在管腳根部。焊接時應使用鑷子夾住管腳根部散熱,宜用中性助焊劑(松香)或選用松香焊錫絲。 

 ?。?)嚴禁用有機溶液浸泡或清洗。
 
 ?。?)LED的驅動電路必須加限流電阻,一般可取一百歐至幾百歐,視電源電壓而定。 

 ?。?)在發光亮度基本不變的情況下,采用脈沖電壓驅動可以節省耗電。對于LED點陣顯示器,采用掃描顯示方式能大大降低整機功耗。 

4.檢查發光二極管的好壞 

  發光二極管具有單向導電性,使用R×10k檔可測出其正、反向電阻。一般正向電阻應小于30k歐姆,反向電阻應大于1M歐姆。若正、反向電阻均為零,說明內部擊穿短路。若正、反向電阻均為無窮大,證明內部開路。 

  常見發光二極管的種類及主要參數見表2。需要說明兩點:第一,對于同種材料的管芯,由于所摻雜質的不同,發光顏色亦不同;第二,LED屬于電流控制型器件,VF隨IF而變化,所標VF值僅供參考。 

  此外,根據外形也可以區分發光二極管的正、負極。早期生產的管子帶金屬管座,上面罩一光學透鏡,管側有一突起,靠近突起的是正極。目前生產的LED,全部用透明或半透明的環氧樹脂封裝而成,并且利用環氧樹脂構成透鏡,起放大和聚焦作用,這類管子引線較長的為正極。
 
 單色發光二極管
 
  注意事項: 

  本書不推薦使用R×1k檔測量LED的正、反向電阻。因為該檔電池電壓E 

  僅僅測量正、反向電阻,并不能檢查其能否正常發光。由于發光二極管的正向電壓VF一般1.5~2.5V,而萬用表R×1或R×10檔的電池電壓為1.5V,所以不能使管子正向導通并且發光。R×10k檔的電池電壓雖然較高,但因內阻太大,提供的正向電流很小,管子也不會正常發光。 

  采用雙表法可以檢查發光二極管的發光情況。最好選同一種型號的兩塊萬用表,均撥一R×1或R×10檔,按圖1(a)所示串聯使用,以提供較高的正向電壓。

  假定兩塊萬用表均采用MF30型,并且均撥到R×1檔。因為一塊表的電池電壓E=1.5V,歐姆中心值R0=25歐姆,所以總電壓和總電阻分別是 

  E′= 2E= 2×1.5=3V 

  R0′= 2R0= 2×25=50歐姆 

  如果把它們看成一塊新表,等效電路就簡成。新表的滿度電流是: 

  IM′= E′/ R0′=2E/ 2R0= E/ R0=IM 

  可見滿度電流值并未改變。 

  發光二極管在使用時應加上限流電阻R,將正向電流IF限制在10~30mA為宜,避免功耗太記而損壞管子。一般典型正向電流可選10mA,IF的計算公式為 

  IF= E-VF/ R 

 ?。╟)圖中的R0′能起到限流作用,因此不必另接限流電阻。磷砷化鎵發光二極管的正向壓降較低,為1.7V左右。E′=3V將R0′=50歐姆,可求出用雙表法測量時的正向電流為 

  IF= E′-VF/ R0′=3-1.7/50=26 mA <30 mA 

  因此對管子沒有危險。電路接通之后,管子能發出晶瑩奪目的紅光。 

  如果選用的兩塊萬用表R×1檔歐姆中心值不等,設分別為R01、R02,而兩表R×1檔的電池電壓均為E(E=1.5V),則此時 

  IM′=2 E / R01+ R02 

  IF=2 E -VF / R01+ R02 

  實例:測量一只型號不明的發光二極管。
 
  第一步,判定正、負極。用MF30型萬用表的R×10k檔測得正向電阻為26k歐姆,反向電阻接近無窮大。測正向電阻時,黑表筆接的就是正極。
 
  第二步,將兩塊MF30型萬用表均撥至R×1檔采用雙表測量,被測管發出艷麗的紅光。若把發光二極管的極性反接,加上反向電壓時管子就不能發光。 

  然后將兩塊萬用表撥于R×10檔,管子發光暗淡。這是因為總電阻R0′=2×250=500歐姆,提供的正向電流較小所致。此時 

  IF≈3-1.7/500=2.6 mA 

  注意事項: 

 ?。?)采用雙表法必須先調整好兩塊萬用表的歐姆零點。
 
 ?。?)為了不損壞被測發光二極管,測量前應計算IM′值,若IM′≥50mA,需選擇R×10檔。例如,兩塊500型萬用表R×1檔串聯后的總電阻R0=20歐姆,IM′=IM=75mA>50mA。改用R×1檔時IM′=7.5 mA,與典型正向電流IF=10mA就比較接近。 

  實際上發光二極管本身尚有1.5~2.5V壓降,因此上述結果均留有一定余量。


  假如不知道被測發光二極管的正向電壓,也不清楚IM′值。建議先把兩塊表都撥到R×10檔,若發光很暗,再改撥R×1檔。(拓展LED http://www.club4it.com)
此文關鍵字:單色發光二極管,單色發光二極管檢測
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