(一)LED發光(guāng)原理(lǐ)
發光(guāng)二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化(huà)合物(wù),如GaAs(砷化(huà)镓)、GaP(磷化(huà)镓)、GaAsP(磷砷化(huà)镓)等半導體制成的(de),其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的(de)I-N特性,即正向導通(tōng),反向截止、擊穿特性。此外,在一定條件下(xià),它還(hái)具有發光(guāng)特性。在正向電壓下(xià),電子由N區(qū)注入P區(qū),空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對(duì)方區(qū)域的(de)少數載流子(少子)一部分(fēn)與多(duō)數載流子(多(duō)子)複合而發光(guāng)。
假設發光(guāng)是在P區(qū)中發生的(de),那麽注入的(de)電子與價帶空穴直接複合而發光(guāng),或者先被發光(guāng)中心捕獲後,再與空穴複合發光(guāng)。除了(le)這(zhè)種發光(guāng)複合外,還(hái)有些電子被非發光(guāng)中心(這(zhè)個(gè)中心介于導帶、介帶中間附近)捕獲,而後再與空穴複合,每次釋放的(de)能量不大(dà),不能形成可(kě)見光(guāng)。發光(guāng)的(de)複合量相對(duì)于非發光(guāng)複合量的(de)比例越大(dà),光(guāng)量子效率越高(gāo)。由于複合是在少子擴散區(qū)内發光(guāng)的(de),所以光(guāng)僅在靠近PN結面數μm以内産生。 理(lǐ)論和(hé)實踐證明(míng),光(guāng)的(de)峰值波長(cháng)λ與發光(guāng)區(qū)域的(de)半導體材料禁帶寬度Eg有關,即λ≈1240/Eg(mm)式中Eg的(de)單位爲電子伏特(eV)。若能産生可(kě)見光(guāng)(波長(cháng)在380nm紫光(guāng)~780nm紅光(guāng)),半導體材料的(de)Eg應在3.26~1.63eV之間。比紅光(guāng)波長(cháng)長(cháng)的(de)光(guāng)爲紅外光(guāng)。現在已有紅外、紅、黃(huáng)、綠及藍光(guāng)發光(guāng)二極管,但其中藍光(guāng)二極管成本、價格很高(gāo),使用(yòng)不普遍。
(二)LED的(de)特性
LED的(de)極限參數
(1)允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的(de)電流之積的(de)最大(dà)值。超過此值,LED發熱(rè)、損壞。
(2)最大(dà)正向直流電流IFm:允許加的(de)最大(dà)的(de)正向直流電流。超過此值可(kě)損壞二極管。
(3)最大(dà)反向電壓VRm:所允許加的(de)最大(dà)反向電壓。超過此值,發光(guāng)二極管可(kě)能被擊穿損壞。
(4)工作環境topm:發光(guāng)二極管可(kě)正常工作的(de)環境溫度範圍。低于或高(gāo)于此溫度範圍,發光(guāng)二極管将不能正常工作,效率大(dà)大(dà)降低。
(三)LED的(de)分(fēn)類
1.按發光(guāng)管發光(guāng)顔色分(fēn)
按發光(guāng)管發光(guāng)顔色分(fēn),可(kě)分(fēn)成紅色、橙色、綠色(又細分(fēn)黃(huáng)綠、标準綠和(hé)純綠)、藍光(guāng)等。另外,有的(de)發光(guāng)二極管中包含二種或三種顔色的(de)芯片。根據發光(guāng)二極管出光(guāng)處摻或不摻散射劑、有色還(hái)是無色,上述各種顔色的(de)發光(guāng)二極管還(hái)可(kě)分(fēn)成有色透明(míng)、無色透明(míng)、有色散射和(hé)無色散射四種類型。散射型發光(guāng)二極管和(hé)達于做(zuò)指示燈用(yòng)。
2.按發光(guāng)管出光(guāng)面特征分(fēn)
按發光(guāng)管出光(guāng)面特征分(fēn)圓燈、方燈、矩形、面發光(guāng)管、側向管、表面安裝用(yòng)微型管等。
圓形燈按直徑分(fēn)爲φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通(tōng)常把φ3mm的(de)發光(guāng)二極管記作T-1;把φ5mm的(de)記作T-1(3/4);把φ4.4mm的(de)記作T-1(1/4)。由半值角大(dà)小可(kě)以估計圓形發光(guāng)強度角分(fēn)布情況。從發光(guāng)強度角來(lái)分(fēn)有三類:
(1)高(gāo)指向性。一般爲尖頭環氧封裝,或是帶金屬反射腔封裝,且不加散射劑。半值角爲5°~20°或更小,具有很高(gāo)的(de)指向性,可(kě)作局部照(zhào)明(míng)光(guāng)源用(yòng),或與光(guāng)檢出器聯用(yòng)以組成自動檢測系統。
(2)标準型。通(tōng)常作指示燈用(yòng),其半值角爲20°~45°。
(3)散射型。這(zhè)是視角較大(dà)的(de)指示燈,半值角爲45°~90°或更大(dà),散射劑的(de)量較大(dà)。
3.按發光(guāng)二極管的(de)結構分(fēn)
按發光(guāng)二極管的(de)結構分(fēn)有全環氧包封、金屬底座環氧封裝、陶瓷底座環氧封裝及玻璃封
裝等結構。
4.按發光(guāng)強度和(hé)工作電流分(fēn)
按發光(guāng)強度和(hé)工作電流分(fēn)有普通(tōng)亮度的(de)LED(發光(guāng)強度<10mcd);超高(gāo)亮度的(de)LED(發光(guāng)強度>100mcd);把發光(guāng)強度在10~100mcd間的(de)叫高(gāo)亮度發光(guāng)二極管。一般LED的(de)工作電流在十幾mA至幾十mA,而低電流LED的(de)工作電流在2mA以下(xià)(亮度與普通(tōng)發光(guāng)管相同)。
除上述分(fēn)類方法外,還(hái)有按芯片材料分(fēn)類及按功能分(fēn)類的(de)方法。
三、應用(yòng)常識
LED焊接條件
(1)烙鐵焊接:烙鐵(最高(gāo)30W)尖端溫度不超過300℃;焊接時(shí)間不超過3秒;焊接位置至少離膠體2毫米。
(2)波峰焊:浸焊最高(gāo)溫度260℃;浸焊時(shí)間不超過5秒;浸焊位置至少離膠體2毫米。
引腳成形方法
(1)必需離膠體2毫米才能折彎支架。(2)支架成形必須用(yòng)夾具或由專業人(rén)員(yuán)來(lái)完成。
(3)支架成形必須在焊接前完成。 (4)支架成形需保證引腳和(hé)間距與線路闆上一緻。
四、清洗
當用(yòng)化(huà)學品清洗膠體時(shí)必須特别小心,因爲有些化(huà)學品對(duì)膠體表面有損傷并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等。可(kě)用(yòng)乙醇擦拭、浸漬,時(shí)間在常溫下(xià)不超過3分(fēn)鐘(zhōng)。
五、靜電防護
靜電和(hé)電流的(de)急劇升高(gāo)将會對(duì)LED産生損害,InGaN系列産品使用(yòng)時(shí)請使用(yòng)防靜電裝置,如防護帶和(hé)手套。
注意:使用(yòng)時(shí)人(rén)體放電模式HBM<1000V;機器放電模式<100V