基础补习 发光二极管各类数值以及特点

说起发光二极管，可能很多设计者都会对这个名词较为陌生，因为日常设计中大多数设计者都将发光二极管称为LED。本文将从基础类知识出发，为读者讲解发光二极管的主要参数以及不同参数的特点，较为适合处于初级阶段的设计者们作为参考资料。

发光二极管正向电压VF

正向电压指LED通过的正向电流为规定值时，正、负极之间产生的电压降，用符号VF表示。常见的贴片发光二极管正向电压为2.0V-3.5V，超过了正常工作电压，二极管可能被击穿。此外，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。

发光二极管正向电流IF

正向电流指LED在正常工作时的电流，一般普通发光二极管的工作电流很小，只有10mA-45mA。在电压增加时，电流会有很大程度的上升，所以一般发光二极管都串接有保护电阻，图1是发光二极管的伏安特性曲线：

图1

发光二极管反向电压VR

反向电压指LED两端所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。

发光二极管最大功耗PD

最大功耗是指允许加于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。LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近100%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

发光二极管颜色与波长

由不同材料制成的管芯可以发出不同的颜色。即使同一种材料，通过改变掺入杂质的种类或浓度，或者改变材料的组份，也可以得到不同的发光颜色。下表是不同颜色的发光二极管所使用的发光材料。

表1

发光二极管光强

光源在单位立体角内所发出的光通量称为该光源的光强I。发光强度的单位是坎德拉（cd）常用毫坎德拉（mcd），一单位立体角内发出一流明的光称为一坎德拉。坎德拉是一个光源在给定方向上的发光强度。

发光二极管视角

图2

在发光强度分布图形中，发光强度等于最大强度一半构成的角度称为半值角。如图2所示。图中，沿LED法向为机械轴方向，最大发光强度方向为光轴方向，机械轴与光轴之间的夹角成为偏差角。芯片的厚度、封装模条的外形尺寸、支架反射杯的深度以及支架在模腔中的插入深度都对半值角的大小有直接影响。制造中，可以根据客户要求，通过选取不同的材料及选用不同的封装尺寸来得到不同大小的半值角。从发光强度角分布图来分有三类：

a、高指向性，一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。

b、标准型，通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。

c、散射型，这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。

发光二极管工作温度

工作环境温度是影响二极管工作的一个重要参数，对光强电流等参数都有很大影响，如下图是工作温度-30°～+80°的二极管的电流光强与温度曲线.

发光二极管使用寿命

人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

其他

除了上述参数外，发光二极管还有存储温度、纯度、色度、通光量、相应时间、气候条件、温湿循环、引线强度、可焊性等参数影响。

本文从基础的角度出发，为处于新手阶段的设计者们提供了充分了解发光二极管数值与特性的机会。文中所讲的知识点虽然基础，但设计中很多较为常见的错误都是对于基础知识掌握不足导致的，希望大家能通过本文来对基础知识重视起来。