发光二极管基础知识和应用案例详解

启芯硬件 2024-07-15 22:28

1-发光二极管是什么?

发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种半导体器件,可以将电能转化为光能。LED是一种半导体,通电即会发光。凭借其高效率、长寿命和其他突出的特点,LED已广泛取代了传统光源。    

         

 

工作原理:LED的核心部件是一个半导体芯片,当电流通过时,电子和空穴复合,释放出能量,产生光辐射。

         

 

2-主要技术参数    

LED的主要参数包括正向电流(IF)、正向电压降(VF)、反向击穿电压(VB)、反向电流(IR)和结电容(C)等。


3-发光二极管内部结构,极性怎么判断

   

一般插入式封装LED可以看到其内部架构,从而判断其极性    

         

 

4-LED使用注意事项

LED与没有极性的白炽灯不同,只能在正向电流流过时才能发光,当接上正向电压时会有较大的电流流过,称之为顺向偏压。若接上反向电压,电流会相当细(微安—μA级),称为逆向偏压,并且不发光。所以当LED接上交流电压时,只有正向电压能使它被点亮,这会导致LED以该交流电的频率闪烁,要注意LED能承受的反向电压比一般二极体低,反向电压过高会使LED永久损坏。

         

 

5-发光二极管(LED)硬件设计及应用案例        

 

LED硬件设计原理        

 

电流驱动与电压驱动:LED可以采用电流驱动或电压驱动。电流驱动更为常见,因为它能确保LED在不同温度和电压条件下具有稳定的亮度和色温。电流驱动还能避免因电压波动引起的亮度不稳定和寿命缩短。电流驱动电路通常使用电流源和电流调节器。           

 

电源和控制:LED的电源系统需要提供稳定的电压和电流。此外,为了实现调光、色温调节和智能控制,可能需要加入适当的电路和控制器。

LED的驱动电路

LED正向偏压与电流曲线成指数关系,轻微的顺向偏压(ΔV)会导致非常大的电流变化(ΔI)

               

 

电阻驱动

要推动LED就要控制流过LED的电流,基本推动方法就是将LED跟电阻串联,以电阻限制电流在一定的范围内。这个方法好处是简单、成本低,但缺点是不少能量在电阻转化为热能而浪费掉,而且LED的亮度也随着温度、电压、LED生产时的特性差异而有比较大的变化。    

以电阻控制电流的基本LED推动线路

         

 

恒流源驱动LED

恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;

恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路;

恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高;

6-应用

LED的应用非常广泛,包括背光、显示、照明、电子玩具、汽车尾灯、光电转换等领域。

在背光领域,LED可以作为液晶显示器的背光源,提高显示器的亮度和色彩饱和度。在显示领域,LED可以用于各种数字显示、符号显示、图形显示等。    

在照明领域,LED具有高效、环保、长寿命等优点,可用于室内外照明、舞台灯光、城市亮化等。

在电子玩具领域,LED可以作为玩具的指示灯,增加玩具的趣味性和互动性。在汽车领域,LED可以用于汽车尾灯、转向灯等,提高车辆的安全性和美观性。

在光电转换领域,LED可以用于太阳能电池、激光器、红外线发射器等光电转换器件。

         

 

    

 

7-发光二极管的特点与优势

高效:发光二极管的能量转换效率高,可以达到50%以上。

节能:发光二极管的功耗低,只有白炽灯和荧光灯的1/10至1/5。

环保:发光二极管不含有汞等有害物质,对环境友好。

寿命长:发光二极管的寿命一般可以达到10万小时以上。

可靠性高:发光二极管具有稳定的电压和电流,不易受到外界环境的影响。

启芯硬件 资深硬件工程师,聚焦电路设计,SIPI仿真,芯片设计等~
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