標(biāo)題: LED進(jìn)化史 [打印本頁(yè)]
作者: 51hei不 時(shí)間: 2016-6-19 23:22
標(biāo)題: LED進(jìn)化史
LED發(fā)展史：一個(gè)世紀(jì)的等待
LED（Light Emitting Diode），中文名為發(fā)光二極管，它同時(shí)具備兩種性能：一是二極管的單向?qū)щ娦裕钦驅(qū)〞r(shí)會(huì)發(fā)光。現(xiàn)代電子產(chǎn)品中隨處可見它的光芒，它在你的電腦前面板上閃爍，它在你的右手下方為你的光電鼠標(biāo)指明了方向，它是黑暗中新型手電里的一束光，它們中的一群組成了廣場(chǎng)中央的電視墻�，F(xiàn)在就讓我們走進(jìn)它的世界，了解它的歷史，應(yīng)用它的力量。
話要從頭說(shuō)起，作為一名電子愛好者不只是學(xué)習(xí)技術(shù)上的知識(shí)，同時(shí)也應(yīng)該了解電子行業(yè)的歷史和發(fā)展，必竟我們屬于這個(gè)群體，我們不應(yīng)該忘記前輩們的努力。我花了九牛二虎之力，找到并整理了LED發(fā)展的歷史資料，希望大家從中能概括了解LED在一個(gè)世紀(jì)中的演變。
1907年，英國(guó)馬可尼(Marconi)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Henry Round第一次推論半導(dǎo)體PN結(jié)在一定的條件下可以發(fā)出光。這個(gè)發(fā)現(xiàn)奠定了LED被發(fā)明的物理基礎(chǔ)。
1927年前后，俄國(guó)科學(xué)家奧列弗拉基洛謝夫（Oleg Vladimirovich Losev）獨(dú)立制作了世界上第一顆LED，其研究成果曾先后在俄國(guó)、德國(guó)和英國(guó)的科學(xué)雜志上發(fā)表，可惜當(dāng)時(shí)并沒有人理睬他。天意弄人，1942年，39歲的洛謝夫在列寧格勒城被德軍封鎖時(shí)因饑餓而死。后來(lái)這段故事淡出了歷史舞臺(tái)，并把LED的“發(fā)明權(quán)”讓位給了美國(guó)人尼克·何倫亞克。
1955年，美國(guó)無(wú)線電公司（RadioCorporation of America）33歲的物理學(xué)家魯賓·布朗石泰（Rubin Braunstein）首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵(GaAs)及其他半導(dǎo)體合金的紅外放射作用并在物理上實(shí)現(xiàn)了二極管的發(fā)光，可惜發(fā)出的光不是可見光而是紅外線，但這個(gè)貢獻(xiàn)也很大了。1961年，德州儀器公司（TI）的科學(xué)家鮑勃·布萊德（Bob Biard）和加里·皮特曼（Gary Pittman）發(fā)現(xiàn)砷化鎵在施加電子流時(shí)會(huì)釋放紅外光輻射。他們率先生產(chǎn)出了用于商業(yè)用途的紅外LED并獲得了砷化鎵紅外二極管的發(fā)明專利。不久，紅外LED就被廣泛應(yīng)用于傳感及光電設(shè)備當(dāng)中�，F(xiàn)在我們家里的電視機(jī)遙控器就是用紅外LED來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控的。
1 9 6 2 年， 美國(guó)通用電氣公司（GE）一名34歲的普通研究人員尼克·何倫亞克（Nick Holonyak Jr.）發(fā)明了可以發(fā)出紅色可見光的LED，他的名字也隨LED的紅光一起紅了起來(lái)。因?yàn)楹蝹悂喛说陌l(fā)明后來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，所以一般稱他為“發(fā)光二極管之父”，后來(lái)也獲得了N多獎(jiǎng)項(xiàng)。當(dāng)時(shí)的LED還只能手工制造，而且每只的售價(jià)需要10美元。1963年，他離開通用電氣公司，出任其母校美國(guó)伊利諾大學(xué)電機(jī)工程系教授，培養(yǎng)自己的接班人去了。
果然名師出高徒，1972年，何倫亞克的學(xué)生喬治·克勞福德（M. GeorgeCraford）踏著前輩們的腳步發(fā)明了第一顆橙黃光LED，其亮度是先前紅光LED的10倍，這標(biāo)志著LED向著提高發(fā)光效率方向邁出的第一步�？藙诟５卢F(xiàn)在任職飛利浦Lumileds公司技術(shù)總監(jiān)，算是功成名就見好就收了，把更多的機(jī)會(huì)留給了下一代兒童。
到了20世紀(jì)70年代末期，LED已經(jīng)出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、翠綠等顏色，但依然沒有藍(lán)色和白色光的LED。因?yàn)橹挥邪l(fā)明出藍(lán)光LED才可能實(shí)現(xiàn)全彩色LED顯示，藍(lán)光LED的市場(chǎng)價(jià)值巨大，也是當(dāng)時(shí)世界性的攻關(guān)難題�？茖W(xué)家們轉(zhuǎn)而將重點(diǎn)放在了提高LED的發(fā)光效率上面。20世紀(jì)70年代中期，LED可產(chǎn)生綠、黃、橙色光時(shí)，發(fā)光效為1流明/瓦，到了20世紀(jì)80年代中期對(duì)砷化鎵和磷化鋁的使用使得第一代高亮度紅、黃、綠色光LED誕生，發(fā)光效率已達(dá)到10流明/瓦。
1993年，在日本日亞化工（NichiaCorporation）工作的、39歲的中村修二（Shuji Nakamura）終于發(fā)明了基于氮化鎵和銦氮化鎵的具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的藍(lán)光LED。憑借此項(xiàng)發(fā)明，他榮獲2006年千禧科技獎(jiǎng)，這相當(dāng)于科技界的諾貝爾呀！不久后，人們?cè)谒{(lán)光LED的基礎(chǔ)上加入黃色熒光粉，就可以得到白色光LED，利用這種熒光粉技術(shù)可以制造出任何顏色光的LED（如紫色光和粉紅色光）。藍(lán)色和白色光LED的出現(xiàn)拓寬了LED的應(yīng)用領(lǐng)域，使全彩色LED顯示、LED照明等應(yīng)用成為可能。中村修二現(xiàn)在任職美國(guó)加州大學(xué)教授，因?yàn)楹腿諄喕ぴ趯＠麢?quán)問題上打官司賺了一大筆錢，現(xiàn)在算是名利雙收了。看來(lái)有重大發(fā)明的人，后來(lái)的下場(chǎng)都很不錯(cuò)，除了可惜的洛謝夫。
21世紀(jì)初，LED已經(jīng)可以發(fā)出任何可見光譜顏色的光（還包括有紅外線和紫外線）。其發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到100流明/瓦以上。也許正在你閱讀這篇文章的時(shí)候，就有一款更高性能的LED產(chǎn)品問世。從1907年半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光理論的提出，到今天LED技術(shù)的無(wú)處不在，期間經(jīng)歷了整整一個(gè)世紀(jì)。在這個(gè)LED的世紀(jì)里，有不計(jì)其數(shù)的研究人員為L(zhǎng)ED的發(fā)展付出了心力，LED所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和科技發(fā)展是無(wú)比巨大的。當(dāng)我們有幸在電子市場(chǎng)可以花幾毛錢買到一款LED的時(shí)候，請(qǐng)別忘記前輩們的卓越貢獻(xiàn)。
種類與規(guī)格：五花八門 突然你眼前跳出一位阿姨，微笑著問你需要什么，兩旁是密密麻麻、各式各樣的元器件。你說(shuō)你想買LED，她會(huì)問你是不是要發(fā)光二極管呀？要什么型號(hào)的？什么顏色的？國(guó)產(chǎn)的還是進(jìn)口的？φ 3還是φ 5的？普通的還是高亮的？1W的還是3W的？單色的還是雙色的？共陰的還是共陽(yáng)的？紅發(fā)紅的還是白發(fā)紅的？貼片的還是直插的？……如果你面對(duì)這一大堆問題而回答不知道的話，她一定會(huì)白你一眼然后對(duì)你說(shuō)：“你還是先去看一下杜洋寫的《LED總結(jié)報(bào)告》之后再來(lái)買吧！”
是呀，如果你真的不清楚，你是應(yīng)該仔細(xì)看看我下面的文章。LED發(fā)展到今天，已經(jīng)形成許多種類和規(guī)格，本文我將選取市場(chǎng)上常見、愛好者常用的LED產(chǎn)品來(lái)詳細(xì)介紹一下，希望對(duì)初學(xué)者有所幫助。LED的化學(xué)材料、生產(chǎn)工藝等內(nèi)容因?yàn)榕c實(shí)際應(yīng)用涉及不多，所以本文不作介紹，有興趣的朋友請(qǐng)參考其他資料。
LED的核心只是一個(gè)小小的PN結(jié)，普通的LED的核心只有一粒沙子的大小。而我們?cè)谑袌?chǎng)上買到的LED已根據(jù)不同應(yīng)用需要而外加了封裝。最常用的LED封裝形式有兩種——直插式和貼片式（SMD），其中直插式的目前應(yīng)用最廣，以至于有些愛好者一提到LED就馬上想到高高的草帽下面長(zhǎng)著兩條腳的東西。但隨著貼片技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品不斷精小化之后，貼片LED封裝將會(huì)成為主流。
1. 直插式LED—始終很流行，從未被取代
常用的直插封裝LED規(guī)格有φ 3、φ5、φ8、φ10，指的是直插式LED帽身的直徑尺寸（單位是mm）。其中最最常見的是φ 5型LED產(chǎn)品。因?yàn)橹辈迨絃ED的造型是根據(jù)最終產(chǎn)品需要的LED指示燈在外殼上的孔徑大小決定的，所以你在選擇時(shí)，要視你的應(yīng)用來(lái)選擇。直插式封裝有幾處設(shè)計(jì)是用來(lái)在外觀上區(qū)分LED極性的。如圖5所示，單色直插式LED帽沿的切邊一面下方的引腳是LED的負(fù)極；在未焊接之前，引腳短針一邊是LED的負(fù)極；單色直插式LED的外殼顏色一般有帶顏色的和透明的兩種例如一款紅色光直插式LED，如果外殼也是紅色則稱為紅發(fā)紅LED，如果外殼是透明的則稱為白發(fā)紅LED。依此說(shuō)法就有了綠發(fā)綠、白發(fā)綠、白發(fā)藍(lán)、白發(fā)白等規(guī)格。有色外殼一般直接用作指示燈，透明外殼多用于聚光照明或需要光學(xué)傳導(dǎo)的場(chǎng)合。臺(tái)式電腦機(jī)箱上的電源指示燈是有色外殼，光電鼠標(biāo)底部的紅光LED是透明外殼的，因?yàn)長(zhǎng)ED前面還有一塊折射鏡結(jié)構(gòu)的組件，將光導(dǎo)向指定的區(qū)域。
2. 貼片式LED——微型電子產(chǎn)品的必備之物
常用的貼片式LED封裝規(guī)格有0603、0805、1206，指的是貼片LED基座PCB板的長(zhǎng)寬尺寸，如0805指貼片LED的基座PCB板的長(zhǎng)寬尺寸是2.0×1.25（單位是mm），詳見表1。
因?yàn)橘N片LED是直接貼裝在電路板上，不能延伸到外殼上，需要由導(dǎo)光組件將光引導(dǎo)至外殼上指定位置，所以一般的貼片LED封裝都是透明殼體。還有一些設(shè)計(jì)者把貼片LED排成陣列來(lái)制作小型的LED顯示屏，這也是一種用法。單色貼片LED封裝中，有綠色（或藍(lán)色）小點(diǎn)的一側(cè)引腳為L(zhǎng)ED的負(fù)極，如圖5所示。
3. LED顯示屏——?jiǎng)屿o“顯”中求
前面所講的是將LED封裝成點(diǎn)光源，用于照明和狀態(tài)指示。下面介紹幾種常見的將LED封裝成陣列，用于信息顯示的器件。許多初學(xué)者朋友都會(huì)在LED數(shù)碼管和點(diǎn)陣屏的原理上暈倒，所以下面我重點(diǎn)介紹一下它們。
首先我們來(lái)說(shuō)一下LED數(shù)碼管，這是我小時(shí)候最早見過的LED顯示器件，還記得那是在一臺(tái)水泥攪拌機(jī)的控制面板上，一個(gè)會(huì)發(fā)光的數(shù)字吸引了我，我驚奇地發(fā)現(xiàn)就在那7個(gè)條條所組成的“8”字上，可以顯示出從“0”到“9”十位數(shù)字，發(fā)明這個(gè)的人簡(jiǎn)直太有才了。后來(lái)才知道，我看到的那種叫LED八段數(shù)碼管（其中七段顯示數(shù)字，一段顯示小數(shù)點(diǎn)），除了數(shù)字之外還可以顯示A、b、c、d、E、F等英文字母，如圖6所示。后來(lái)又知道了還有一種17段數(shù)碼管可以顯示數(shù)字、字母和特殊符號(hào)，我見過用17段數(shù)碼管作為顯示屏的“大哥大”，現(xiàn)在想起來(lái)挺搞笑的。LED數(shù)碼管從段碼數(shù)量上分為7段、8段、15段和17段；從位數(shù)上分有1位、2位、4位、8位等；從極性上分為共陰型和共陽(yáng)型，從顯示方式上可以分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，從顏色上分為單色、雙色和三色等，從尺寸上分類則各式各樣、應(yīng)有盡有，如圖7所示。
LED數(shù)碼管不管是多少位連在一起的，都會(huì)有一個(gè)共陽(yáng)或共陰的問題。如圖8所示，為了節(jié)約數(shù)碼管模塊的引腳數(shù)量，就將每一個(gè)段碼的所有陽(yáng)極或陰極并聯(lián)在一起，形成一個(gè)公共的陽(yáng)極或陰極。在制作電路和購(gòu)買元器件的時(shí)候一定要了解你所用的數(shù)碼管是共陽(yáng)還是共陰。如果購(gòu)買2位或2位以上的數(shù)碼管時(shí)，除了極性問題外還要考慮驅(qū)動(dòng)方式的問題。我們以共陽(yáng)的數(shù)碼管為例，將2個(gè)共陽(yáng)數(shù)碼管的陽(yáng)極端并聯(lián)在一起，把每個(gè)數(shù)碼管的所有段碼的陰極都引出來(lái)，這樣就形成了靜態(tài)顯示所需要的數(shù)碼管結(jié)構(gòu)，如圖9所示。靜態(tài)顯示方式適合在采用數(shù)字集成電路來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示的電路中使用，只要將共陽(yáng)極接到電源上，然后分別用數(shù)字集成電路來(lái)控制各段碼的陰極接地，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字的顯示了。還有一種顯示方式，是將各對(duì)應(yīng)段碼的陰極并聯(lián)在一起，而將每個(gè)位碼的公共端陽(yáng)極分開（VCC1、VCC2）。如圖10所示，當(dāng)希望第1位數(shù)碼管顯示數(shù)字“3”的時(shí)候，只要在VCC1端加高電平（VCC2端斷開），并在公共陰極端對(duì)應(yīng)“3”的段碼（a、b 、c 、d 、g ）接地即可。當(dāng)希望第2 位數(shù)碼管顯示數(shù)字“ 7 ”的時(shí)候，只要在VCC2 端加高電平（ VCC1 端斷開），并在公共陰極端對(duì)應(yīng)“7”的段碼（a、b、c ） 接地即可。當(dāng)用單片機(jī)或其他處理器控制，將切換速度變得足夠快時(shí)， 我們的眼睛就會(huì)感覺“3”和“7”是同時(shí)顯示的了。因?yàn)檫@種顯示方式需要高速的切換顯示，所以得名“動(dòng)態(tài)顯示”，相對(duì)的前一種方式被稱為“靜態(tài)顯示”。動(dòng)態(tài)顯示方式不論是多少位的數(shù)碼管，在同一時(shí)間內(nèi)只有其中一位被點(diǎn)亮，所以比較省電。但卻需要高速度的電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，不過在單片機(jī)技術(shù)盛行的今天，用單片機(jī)或是專用的動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管已經(jīng)不是問題（常用的LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片有MAX7219、CS7219等）。注意在購(gòu)買數(shù)碼管時(shí)要問清數(shù)碼管的公共極性，第一次使用的數(shù)碼管應(yīng)先用萬(wàn)用表測(cè)試各段碼和引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
下面說(shuō)說(shuō)LED點(diǎn)陣屏，LED點(diǎn)陣屏由多只LED以陣列的形式封裝在一塊平面上，通過對(duì)應(yīng)點(diǎn)的點(diǎn)亮和熄滅來(lái)組合出各種字符和圖形，如圖11所示。它的應(yīng)用就很常見了，比如城市廣場(chǎng)上經(jīng)常會(huì)看到的電視墻、地鐵和公共汽車上的信息顯示屏，都是使用LED陣列顯示屏模塊組成的。LED點(diǎn)陣屏有各種顏色（常用的有紅色、綠色、藍(lán)色），也分為單色、雙色（常見的是紅、綠組合）、三色（紅、綠、藍(lán)組合實(shí)現(xiàn)全彩顯示），有普通亮度和高亮度之分。尺寸規(guī)格一般按LED點(diǎn)陣屏中各點(diǎn)的直徑區(qū)分，常用的單點(diǎn)直徑有3.0mm、3.75mm、5.0mm等。同一模塊上的點(diǎn)陣數(shù)量的不同也可分為8×8點(diǎn)、16×16點(diǎn)、5×7點(diǎn)等等。如圖12所示，是單色LED點(diǎn)陣屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖中可以看出LED在內(nèi)部的連接也是以陣列的方式連接，這種連接方式適合采用遂行掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示。LED點(diǎn)陣屏的驅(qū)動(dòng)，也是單片機(jī)初學(xué)者必修的一課。當(dāng)初我在學(xué)習(xí)單片機(jī)的時(shí)候，最有興趣的就是LED點(diǎn)陣顯示屏的制作，于是看了下它的結(jié)構(gòu)和原理之后就去電子市場(chǎng)買件了。還是那個(gè)微笑的阿姨，我說(shuō)想買一款8×8、單紅色、普通亮度、φ 3.0mm的點(diǎn)陣屏。沒想到她問我是共陰還是共陽(yáng)的。我暈，我看過點(diǎn)陣屏的結(jié)構(gòu)原理，它是陣列式接線方式，沒有分共陰和共陽(yáng)呀！我吱吱唔唔半天說(shuō)不出話來(lái)。還算我聰明，最后說(shuō)共陽(yáng)和共陰的各買一片。也好回去研究一下是怎么回事。結(jié)果發(fā)現(xiàn)是一樣的，我又一次暈倒。后來(lái)經(jīng)過高手的指點(diǎn)才明白，LED點(diǎn)陣屏所謂的共陰和共陽(yáng)是指雙色和三色屏來(lái)說(shuō)的，因?yàn)殡p色和三色屏需要在同一個(gè)點(diǎn)里多出1或2個(gè)顏色的LED，為了節(jié)省引腳數(shù)，就將同一點(diǎn)里的多個(gè)顏色按共陽(yáng)或共陰方式并聯(lián)，如圖13所示。而單色屏因?yàn)闆]有公共端，所以不存在這個(gè)概念，如圖14所示。原來(lái)阿姨也不太明白，改天告訴她一下。
LED點(diǎn)陣屏的驅(qū)動(dòng)方式和LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的方式很相似。我們以8行×8列的LED點(diǎn)陣屏為例，當(dāng)8行全部接入高電平，8列全部接地時(shí)，LED點(diǎn)陣屏上的所有點(diǎn)點(diǎn)亮。當(dāng)我們只將第1行接入高電平，8列全部接地，則只有第1行的8個(gè)LED點(diǎn)亮。如果我們?cè)谶@時(shí)只希望第1行的前4列點(diǎn)亮，就可以將前4列引腳接地，后4列引腳斷開。按照動(dòng)態(tài)顯示的原理，要顯示第2行的信息時(shí)，就將第2行對(duì)應(yīng)的列引腳接地或斷開，依此類推就可以任意控制8行、8列的64個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅，當(dāng)切換顯示的速度足夠快時(shí)，眼睛就會(huì)感覺所有點(diǎn)亮的LED是同時(shí)顯示的。這種顯示方式同樣需要高速的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)切換，行列數(shù)量越多，需要的處理速度就越快。LED點(diǎn)陣屏封裝的后面引腳數(shù)量不一，一般的8×8單色點(diǎn)陣屏有16個(gè)引腳（8個(gè)行引腳和8個(gè)列引腳），如圖14所示。8×8雙色共陰或共陽(yáng)的點(diǎn)陣屏有24個(gè)引腳，如圖13所示。LED點(diǎn)陣屏的引腳在封裝上并不是按行列順序排列的，所以在初次使用某一型號(hào)的LED點(diǎn)陣屏之前，應(yīng)向商家索取LED點(diǎn)陣屏的資料。如果不是專業(yè)賣LED點(diǎn)陣屏的商家可能也沒有什么資料，那就要靠我們自己靈巧的雙手和萬(wàn)用表來(lái)測(cè)試了。以數(shù)字萬(wàn)用表為例，把萬(wàn)用表調(diào)整到二極管測(cè)試擋，將紅表筆放在某個(gè)引腳上，黑表筆分別按順序接在其他各引腳上測(cè)試，同時(shí)觀察LED點(diǎn)陣屏是否有某點(diǎn)被點(diǎn)亮。如果發(fā)現(xiàn)沒有任何LED被點(diǎn)亮，則調(diào)換紅、黑表筆再如法炮制。如果發(fā)現(xiàn)有LED被點(diǎn)亮，則這時(shí)紅、黑表筆對(duì)應(yīng)的引腳正是被點(diǎn)亮LED所在的行列位置及正負(fù)極關(guān)系。把這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系記下來(lái)，再測(cè)試下一個(gè)引腳。最后你會(huì)得到一張圖表，如圖13和14所示，黑色圓圈里的數(shù)據(jù)是引腳編號(hào)，它們和行、列的對(duì)應(yīng)關(guān)系就一目了然了。雙色屏的測(cè)試也是一樣的方法，只是多了一個(gè)共陰、共陽(yáng)關(guān)系而已。如圖15（a）所示，大功率LED器件是目前新興的LED產(chǎn)品，主要被用在照明方面，希望可以打造新型的節(jié)能照明產(chǎn)品。目前這項(xiàng)技術(shù)還不是很成熟，主要是因?yàn)榇蠊β蔐ED雖然亮度高，但是發(fā)熱量也大，價(jià)格也比較貴，除了高品質(zhì)的大功率LED外，普通的大功率LED在同等亮度的情況下，其節(jié)能效果還不如熒光管節(jié)能燈。人們主要看重的還是它的體積小、壽命長(zhǎng)、環(huán)保和性能不斷提高等特點(diǎn)。由于全球正在逐步禁止白熾燈泡的使用，所以LED成為未來(lái)照明新光源的發(fā)展?jié)摿Σ蝗菪∫暋?/div>
目前在電子市場(chǎng)上可以買到各種型號(hào)和規(guī)格的大功率LED，有0.5W、1W、3W、5W、10W等，顏色也是五彩斑斕的，最常見的還是白色光的。大功率LED是比較難伺候的，我們要考慮散熱問題、驅(qū)動(dòng)電路問題和光線處理問題。要想弄明白，就得再寫一篇文章來(lái)細(xì)談了，這里僅簡(jiǎn)單介紹一下。
大功率LED的散熱問題是很重要的，散熱問題處理不好就會(huì)大大降低LED的使用壽命，所以需要給LED加裝散熱片。可能有的朋友不理解了，LED不是不會(huì)發(fā)熱嗎？怎么會(huì)有散熱的問題呢？是的，普通的LED是不存在散熱問題的，而大功率LED就不同了，因?yàn)槔锩鎻?fù)雜的一大堆技術(shù)原理推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)論是大功率LED會(huì)發(fā)熱，而且不及時(shí)散熱就會(huì)影響壽命。如圖15（b）所示，像日本電影中黑衣忍者甩出的飛鏢一樣造型的東西就是LED的散熱片，大功率LED封裝的底部金屬基座與散熱片緊密連接，散熱片上還有一片簡(jiǎn)單的PCB結(jié)構(gòu)，用來(lái)焊接LED引腳和接線焊盤。就一般環(huán)境下的使用而言，加裝了這種散熱 片之后，就可以解決散熱問題，下面還要考慮的是驅(qū)動(dòng)問題。普通的LED只需要保證1.4～3.8V的驅(qū)動(dòng)電壓，并保證流過LED的電流在10～30mA左右即可（LED生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不同，參數(shù)也有所不同，此處僅給出一般參數(shù)）。而大功率LED的驅(qū)動(dòng)電壓各不相同，有3.8V、12V等，一般多采用恒流源來(lái)驅(qū)動(dòng)，市場(chǎng)上已經(jīng)有成熟的專用于驅(qū)動(dòng)大功率LED的恒流源驅(qū)動(dòng)芯片和電路板產(chǎn)品，根據(jù)性能不同，價(jià)格在10到50元不等。這部分內(nèi)容較多，細(xì)講起來(lái)就得到后半夜了，所以還是留到以后和大家分享吧！
關(guān)于LED的其他介紹
1. LED與限流電阻
自從認(rèn)識(shí)LED以來(lái)，在每一個(gè)有LED的電路中都會(huì)發(fā)現(xiàn)一只與LED串聯(lián)的電阻，經(jīng)過打聽得知這是一只限流電阻，是為了保護(hù)LED不被過高的電流燒壞而設(shè)計(jì)的。普通的LED應(yīng)保證其工作在最小驅(qū)動(dòng)電壓值以上，工作電流在10～30mA之間。所以嚴(yán)格來(lái)講，限流電阻的阻值也是需要計(jì)算的。電阻值計(jì)算公式是：R =（V CC-V F）/I F，其中V CC為電源電壓，V F為L(zhǎng)ED正向驅(qū)動(dòng)電壓，I F為L(zhǎng)ED正向工作電流。例如我們常用的5V電源LED指示燈要用的限流電阻的值是多少呢？假定我們所用的LED正向驅(qū)動(dòng)電壓是3V，工作電流希望保持在20mA，則R =（5V-3V）/0.02A=100Ω。我們到市場(chǎng)上購(gòu)買阻值為100Ω、功率在1/8W或1/4W的碳膜電阻就可以了。當(dāng)驅(qū)動(dòng)多只LED的時(shí)候，根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)的方式不同，VF或I F需要積加后計(jì)算。
2. LED驅(qū)動(dòng)
一只LED的驅(qū)動(dòng)是比較容易的事情，只要將LED和限流電阻串聯(lián)到電源和控制端即可。而多只LED需要驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制端口就不能承受如此大的電流了，所以需要為多只LED的應(yīng)用專門設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。如圖16所示是多只LED串、并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路。制作電路時(shí)應(yīng)根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)的LED數(shù)量來(lái)計(jì)算各元器件的參數(shù)。
還有一種情況，是用低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)多支白色光LED，這種情況多出現(xiàn)在手機(jī)液晶屏背光燈、LED手電照明等電池供電的設(shè)備中。因?yàn)殡姵毓╇娫O(shè)備的電壓低，而白色LED的驅(qū)動(dòng)要求又較高，所以人們多采用專用的LED低壓驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。在《無(wú)線電》雜志2009年第1期的手電專題中有這方面的介紹。
3. LED與溫度
一般情況下， L E D 的存放溫度在- 4 0 ℃ ～ 8 5 ℃ ， 工作溫度在-20℃～70℃。在焊接LED時(shí)最好選擇30W以下的電烙鐵，焊接溫度不得超過300℃，一次焊接的時(shí)間不得超過3秒鐘，焊接點(diǎn)的位置至少離膠體外殼2mm以上。貼片LED在焊接時(shí)最好不要用熱風(fēng)槍來(lái)焊接或拆卸，不然很容易損壞。
4. LED的創(chuàng)新應(yīng)用
許多電子元器件都具有其原理的反向應(yīng)用，比如我們發(fā)現(xiàn)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器可以當(dāng)作話筒，電動(dòng)機(jī)可以當(dāng)作發(fā)電機(jī)等等。前不久，我在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了有人竟然將LED當(dāng)作光電二極管來(lái)使用。光電二極管是可以根據(jù)外界射入的光線強(qiáng)度而輸出不同阻值的元件。這個(gè)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)是將LED與微處理器相連，使LED以高速亮、滅閃爍。在LED點(diǎn)亮?xí)r，將LED當(dāng)作普通的發(fā)光二極管使用，微處理器提供電流使之點(diǎn)亮。在LED熄滅時(shí)將LED當(dāng)作光電二極管使用，微處理器中的AD轉(zhuǎn)換器檢測(cè)LED的反向電流大小。當(dāng)LED陣列屏上沒有非透明物體時(shí)，LED（作為發(fā)光二極管）點(diǎn)亮?xí)r的光不會(huì)反射給熄滅狀態(tài)時(shí)的LED（作為光電二極管）。當(dāng)LED陣列屏上有非透明物體時(shí)，LED（作為發(fā)光二極管）點(diǎn)亮?xí)r的光將會(huì)反射給熄滅狀態(tài)時(shí)的LED（作為光電二極管），產(chǎn)生反向電流并送到微處理器。物體的反射能力與距離所導(dǎo)致的反射強(qiáng)度也將被送入微處理器。這樣的設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)用普通LED達(dá)到輸入、輸出功能。但該項(xiàng)技術(shù)還有待成熟，靈敏度差和環(huán)境光線的干擾是需要進(jìn)一步解決的問題（大家可以到以下鏈接觀看其演示視頻：cs.nyu.edu/~jhan/ledtouch/）。
5. 特殊LED
現(xiàn)在市場(chǎng)上的LED產(chǎn)品種類已經(jīng)豐富到不得了。出現(xiàn)了一些將專用的控制芯片直接和LED封裝在一起，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變色、自動(dòng)閃爍功能的LED產(chǎn)品。通過特殊的導(dǎo)光材料將LED制作成條形、帶形，用來(lái)取代傳統(tǒng)的霓虹燈。如圖17所示，將LED鑲嵌在傳統(tǒng)日光燈管中，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的日光燈管。如圖18所示，還有一種有機(jī)發(fā)光二極管（OLED），它可以實(shí)現(xiàn)將發(fā)光體制作在很薄的薄膜上，這項(xiàng)技術(shù)可以讓未來(lái)的顯示器可以像紙一樣折起來(lái)放在口袋里，需要用的時(shí)候再展開，OLED的前景巨大，但還有待研發(fā)。在未來(lái)，LED將更小、更亮、更節(jié)能，它將會(huì)進(jìn)入到我們生活的方方面面。說(shuō)不定幾年之后我們就會(huì)在家里用著LED的電燈，戴著LED的眼鏡，穿著LED的睡衣，看著LED制作的《無(wú)線電》雜志。諸君莫笑，在LED技術(shù)高速發(fā)展的今天，一切皆有可能！
作者: cjcomputer
時(shí)間: 2016-9-2 10:03
介紹的比較深入
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