LED發(fā)光二極管的電氣特性

PART.1

LED發(fā)光原理

LED（Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。

隨著科技的進(jìn)步，出現(xiàn)了可以發(fā)出類似白熾燈光色的LED，這就為現(xiàn)代照明提供了一種壽命長，效率高的照明光源，最為可貴的是，LED器件具有長達(dá)5萬以至10萬小時(shí)以上壽命，適合多種場(chǎng)合應(yīng)用的特點(diǎn)。

PART.2

LED的特點(diǎn)

LED發(fā)出的光與自然光不同，其頻譜不是連續(xù)的，缺少紅外部分，所以與白熾燈不同，LED產(chǎn)生的熱量不是靠輻射散出，而是必須通過傳導(dǎo)方式散出，這也是LED被稱為冷光源的原因。

高效節(jié)能：白光LED是目前已知的最為節(jié)能的白光光源器件。一千小時(shí)僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時(shí)耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時(shí)耗1度電）

超長壽命：半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)以上（普通白熾燈使用壽命僅有數(shù)百小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)）

綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，且燈管中照樣存在汞元素）

保護(hù)視力：直流驅(qū)動(dòng)，無頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動(dòng)，就必然產(chǎn)生頻閃）

光效率高：發(fā)熱小:90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能）

市場(chǎng)潛力大：低壓、直流供電，電池、太陽能供電即可，可用于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場(chǎng)所。

PART.3

LED發(fā)光二極管的電氣特性

LED處于正向工作狀態(tài)，在達(dá)到其發(fā)光電壓值時(shí)，LED開始發(fā)光，繼續(xù)增加電壓時(shí)，LED發(fā)光亮度急劇增加，如再略增加電壓，LED則可能瞬間燒毀，由此可見，LED屬于一種電流器件，正是這一特性，決定了LED必須在恒流狀態(tài)下才能安全工作，這是LED器件在使用上與其他光源不一致的主要方面，也是安全使用LED的關(guān)鍵因素，需要設(shè)計(jì)者充分注意的要點(diǎn)。

上圖所示是功率為1W的LED芯片正向驅(qū)動(dòng)電流與輸出亮度的關(guān)系，從中可以看出，驅(qū)動(dòng)電流與流明輸出在350mA范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系。但是，隨著正向電流的增加，兩者之間漸漸出現(xiàn)非線性關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流超過線性范圍時(shí)，每瓦產(chǎn)生的流明效率將會(huì)降低，而在線性范圍內(nèi)，每瓦產(chǎn)生的流明數(shù)將呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流超過線性范圍時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸出功率從LED轉(zhuǎn)換為熱能形式，此種熱能會(huì)成為LED驅(qū)動(dòng)器的負(fù)擔(dān)，增加熱能設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，并降低LED壽命。所以對(duì)于1W功率的LED器件，其正向驅(qū)動(dòng)電流不超過350mA。對(duì)于目前常用的Ф5小功率LED燈珠，正向電流不超過20mA。對(duì)于3W大功率LED芯片，正向電流不宜超過700mA。

審核編輯：劉清