LED发光二极管的主要参数与结构介绍
LED发光二极管的主要参数与结构介绍
LED（Light Emitting Diode）发光二极管是一种将电能直接转换为光能的半导体器件，其核心部件是LED芯片。本文将详细介绍LED芯片的主要参数与结构，帮助读者更好地理解这一重要电子元件的工作原理和应用特点。
LED芯片的主要功能是直接将电能转化为光能，可以将其视为LED的心脏。LED发光的原理主要在于LED芯片的P-N结。半导体晶片由两部分组成：一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位；另一部分是N型半导体，在这边主要是电子。这两种半导体连接起来时，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片时，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，而光的波长（即光的颜色）是由形成P-N结的材料决定的。
LED芯片主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Si)这几种元素中的若干种组成，主要材料为单晶硅。
LED芯片的分类
- 用途：根据用途分为大功率LED芯片、小功率LED芯片两种
- 颜色：主要分为三种：红色、绿色、蓝色（制作白光的原料）
- 形状：一般分为方片、圆片两种
- 大小：小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等
LED芯片结构介绍
不同LED芯片，其结构大同小异，主要由外延用的芯片基板（蓝宝石基板、碳化硅基板等）和掺杂的外延半导体材料及透明金属电极等构成。
LED芯片特点
- 四元芯片，采用MOVPE工艺制备，亮度相对于常规芯片要亮。
- 信赖性优良。
- 应用广泛。
- 安全性高。
- 寿命长。
LED芯片的重要参数
正向工作电流If：它是指发光二极体正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极体正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。
V-I特性：发光二极体的电压与电流的关系，在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。
发光强度IV：发光二极体的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二极管强度小，所以发光强度常用烛光（坎德拉,mcd）作单位。
LED的发光角度：-90°-+90°
光谱半宽度Δλ：它表示发光管的光谱纯度。
半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。
全形：根据LED发光立体角换算出的角度，也叫平面角。
视角：指LED发光的最大角度，根据视角不同，应用也不同，也叫光强角。
半形：法向0°与最大发光强度值/2之间的夹角。严格上来说，是最大发光强度值与最大发光强度值/2所对应的夹角。LED的封装技术导致最大发光角度并不是法向0°的光强值，引入偏差角，指得是最大发光强度对应的角度与法向0°之间的夹角。
最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极体。
最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压即击穿电压。超过此值，发光二极体可能被击穿损坏。
工作环境topm：发光二极体可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极体将不能正常工作，效率大大降低。
允许功耗Pm：允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。