物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中常見的狀態(tài)指示和顯示單元_發(fā)光二極管

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物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用發(fā)光二極管

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用發(fā)光二極管（LED）的原因主要基于其多方面的優(yōu)勢和應(yīng)用特性，以下是一些主要方面：

1、高能效與環(huán)保

節(jié)能高效：LED作為一種高節(jié)能的燈具，相比傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈，具有更高的能效比，能夠顯著降低能耗。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，使用LED作為光源或指示燈，有助于減少整體系統(tǒng)的能耗，符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢。

2、長壽命與可靠性

長壽命：LED的使用壽命遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)光源，一般可達(dá)數(shù)萬小時(shí)，減少了更換頻率和維護(hù)成本。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，這一特性保證了設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行，減少了因光源損壞導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

高可靠性：LED具有較高的可靠性，抗振動(dòng)和沖擊能力強(qiáng)，不易受外界環(huán)境影響，適合在復(fù)雜多變的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中使用。

3、光信號傳輸與通信

光信號傳輸：LED不僅可以作為光源使用，還可以作為光信號發(fā)射器。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，利用LED發(fā)出的光信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸成為一種新的通信方式，如Li-Fi（光保真）技術(shù)，利用LED光源的高速閃爍來傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速、低干擾的無線通信。

可見光通信：LED發(fā)出的可見光信號可以直接被人眼識(shí)別，也可以被光電傳感器接收并轉(zhuǎn)換為電信號，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。這種通信方式在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景，如智能家居、智能交通等領(lǐng)域。

4、豐富的顏色和可控性

豐富的顏色：LED可以發(fā)出多種顏色的光，通過控制不同顏色的LED組合，可以實(shí)現(xiàn)豐富的色彩變化，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供多樣化的視覺效果和用戶體驗(yàn)。

高可控性：LED的亮度和顏色可以通過電子信號進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，這一特性使得LED能夠根據(jù)不同的場景和需求進(jìn)行靈活調(diào)整，提升系統(tǒng)的智能化水平。

5、具體應(yīng)用場景

照明：室內(nèi)外照明、舞臺(tái)燈光、城市亮化等。

顯示：各種數(shù)字顯示、符號顯示、圖形顯示等。

電子用品：屏背光源、指示燈、顯示器等。

汽車：尾燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈等。

光電轉(zhuǎn)換：太陽能電池、激光器、紅外線發(fā)射器等。

6、紅外LED的特定應(yīng)用

紅外通信與傳感：紅外LED在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中還具有特定的應(yīng)用，如紅外通信和紅外傳感。紅外LED可以發(fā)射紅外光信號進(jìn)行無線通信，或者作為紅外傳感器的光源進(jìn)行非接觸式測量和檢測，如測量距離、溫度等參數(shù)。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用發(fā)光二極管（LED）的原因主要包括其高能效、長壽命、可靠性、光信號傳輸與通信能力、豐富的顏色和可控性，以及紅外LED的特定應(yīng)用等方面。這些優(yōu)勢使得LED成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。

本文會(huì)再為大家詳解光電器件家族中的一員——發(fā)光二極管。

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發(fā)光二極管（LED）定義

發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，簡稱LED）是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。它包含一個(gè)PN結(jié)，當(dāng)電流通過時(shí)，電子與空穴在PN結(jié)附近復(fù)合，釋放出能量并以光的形式輻射出去。

03

發(fā)光二極管（LED）原理

LED的工作原理基于半導(dǎo)體材料的電致發(fā)光效應(yīng)。當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子－空穴對）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過程主要對應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過程。LED的發(fā)光顏色取決于半導(dǎo)體材料的種類和摻雜元素，不同材料的LED能發(fā)出不同顏色的光。

發(fā)光二極管核心是二極管的空穴和電子在電壓作用下從電極流向PN結(jié)。當(dāng)空穴和電子相遇而產(chǎn)生復(fù)合，電子會(huì)跌落到較低的能階，同時(shí)以光的形式釋放出能量。如下所示：

LED根據(jù)不同的使用材料，發(fā)出不同的顏色（發(fā)光波長）。下圖是可見光的波長分布：

白色光是復(fù)合產(chǎn)生的，下面是常用的兩種方法。

藍(lán)色LED＋黃色熒光體

藍(lán)色LED與其輔助色即黃色熒光體組合，獲得白色光。該方式與其他方式相比，結(jié)構(gòu)簡單、效率高，因此目前已成為主流。

RGB復(fù)合得到

光的三基色通過配合可以得到任何顏色的光，該方式比起照明用途，更多的用于全彩LED顯示設(shè)備。

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發(fā)光二極管（LED）分類

LED可以根據(jù)不同的分類方法進(jìn)行分類，常見的分類方式包括：

按發(fā)光顏色：紅色LED、黃色LED、綠色LED、藍(lán)色LED、白色LED等。

按亮度：低亮度LED和高亮度LED。

按結(jié)構(gòu)：點(diǎn)狀LED、矩陣LED、COB LED等。

按封裝

直插式

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發(fā)光二極管（LED）選型參數(shù)

在選型時(shí)，需要考慮以下主要參數(shù)：

電壓和電流：LED的正常工作電壓和電流范圍。

伏安特性

A點(diǎn)是開啟電壓，電壓開啟點(diǎn)以前是截止?fàn)顟B(tài)。從A點(diǎn)以后隨著電壓的升高，電流以指數(shù)形式增加。AC段為正向工作區(qū)，LED與普通二極管正向?qū)妷阂咭话愦笥?V。下圖是不同顏色在20mA工作電流下正向?qū)妷骸?/p>

正向?qū)娏鳎赫Ｇ闆r下不應(yīng)超過最大值的60%。

最大反向電壓：當(dāng)加載反向電壓超過一定值后，LED將會(huì)燒毀。

反向漏電流：正向電壓下，反向漏電流是少子的運(yùn)動(dòng)很小，一般＜10uA。反向漏電流越小，說明LED單向?qū)щ娦栽叫　?/p>

功耗：正向?qū)娏?正向?qū)妷杭礊橄墓β?。?yīng)保證小于最大允許功率。

發(fā)光強(qiáng)度：表示從特定方向觀測到的亮度。單位為cd（坎德拉）。

光效：LED的發(fā)光效率，通常以流明/瓦（lm/W）表示。

光通量：LED發(fā)出的總光量，指從光源發(fā)射出來的全部光量。單位為流明（lm）。

波長（色溫）：LED發(fā)光的主波長或色溫，影響光的顏色。

峰值波長 λP[nm]

指LED發(fā)出的光譜輸出值最高的波長，單位為nm（納米）。

設(shè)計(jì)LED時(shí)采用峰值波長進(jìn)行設(shè)計(jì)，但實(shí)際用人眼比較波長時(shí)使用主波長進(jìn)行比較。

主波長 λD[nm]

LED一般用波長表示顏色。主波長相當(dāng)于眼睛看到的顏色所對應(yīng)的波長，與發(fā)光波長的峰值波長有差異。

色度坐標(biāo) x, y：

L指用二維正交坐標(biāo)系表示LED發(fā)光顏色的刺激值，一般使用x y坐標(biāo)系。

指向角

表示LED光輻射的范圍。單位為 “度” 。 將封裝傾斜觀察光輸出時(shí)，用于判斷從輸出的極限值位置能觀測多大角度。將輸出達(dá)到峰值一半時(shí)的角度乘以2倍（從正面看時(shí)相當(dāng)于左右端）的值叫做指向角。

顯色指數(shù)：LED光源對物體顏色的還原能力。

使用壽命：LED的預(yù)期工作壽命。

封裝形式：LED的封裝方式和尺寸。

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發(fā)光二極管（LED）使用注意事項(xiàng)

電流控制：LED應(yīng)在規(guī)定的電流范圍內(nèi)工作，過高的電流會(huì)導(dǎo)致LED損壞或壽命縮短。

散熱：LED在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，需要良好的散熱設(shè)計(jì)以防止過熱。

防靜電：LED對靜電敏感，應(yīng)避免在靜電環(huán)境下操作或存儲(chǔ)。

焊接條件：焊接時(shí)需注意溫度和時(shí)間控制，避免損壞LED。

工作環(huán)境：LED應(yīng)在規(guī)定的工作溫度和濕度范圍內(nèi)使用。

串聯(lián)電路

當(dāng)LED以恒壓驅(qū)動(dòng)方式串聯(lián)點(diǎn)亮?xí)r，通常如下圖所示，電路中包含與LED串聯(lián)的電阻，用于控制電流。限流電阻值由正向電壓和電流計(jì)算所得。

并聯(lián)電路

將LED以恒壓驅(qū)動(dòng)方式并列排列時(shí)，建議給每列LED加入控制電阻。

07

發(fā)光二極管（LED）廠商

LED的廠商眾多，國內(nèi)外都有許多知名的LED制造商，如三安光電、華燦光電、歐普照明、飛利浦照明等。這些廠商在LED的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的技術(shù)，為市場提供了高質(zhì)量的LED產(chǎn)品。請注意，由于市場變化迅速，具體廠商信息可能隨時(shí)間發(fā)生變化，建議查閱最新的行業(yè)報(bào)告或企業(yè)官網(wǎng)以獲取最新信息。

供應(yīng)商A:深圳市成興光電子科技有限公司

http://www.xinglight.cn/

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1-XL-A1615RGBC

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（1）技術(shù)產(chǎn)品

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審核編輯 黃宇