标签: 发光二极管

01 物联网系统中为什么要使用发光二极管 物联网系统中使用发光二极管（LED）的原因主要基于其多方面的优势和应用特性，以下是一些主要方面： 1、高能效与环保 节能高效：LED作为一种高节能的灯具，相比传统白炽灯和荧光灯，具有更高的能效比，能够显著降低能耗。在物联网系统中，使用LED作为光源或指示灯，有助于减少整体系统的能耗，符合绿色环保的发展趋势。 2、长寿命与可靠性 长寿命：LED的使用寿命远超过传统光源，一般可达数万小时，减少了更换频率和维护成本。在物联网系统中，这一特性保证了设备长期稳定运行，减少了因光源损坏导致的系统故障。 高可靠性：LED具有较高的可靠性，抗振动和冲击能力强，不易受外界环境影响，适合在复杂多变的物联网环境中使用。 3、光信号传输与通信 光信号传输：LED不仅可以作为光源使用，还可以作为光信号发射器。在物联网系统中，利用LED发出的光信号进行数据传输成为一种新的通信方式，如Li-Fi（光保真）技术，利用LED光源的高速闪烁来传输数据，实现高速、低干扰的无线通信。 可见光通信：LED发出的可见光信号可以直接被人眼识别，也可以被光电传感器接收并转换为电信号，从而实现信息的传递。这种通信方式在物联网系统中具有广泛的应用前景，如智能家居、智能交通等领域。 4、丰富的颜色和可控性 丰富的颜色：LED可以发出多种颜色的光，通过控制不同颜色的LED组合，可以实现丰富的色彩变化，为物联网系统提供多样化的视觉效果和用户体验。 高可控性：LED的亮度和颜色可以通过电子信号进行精确控制，实现智能化调节。在物联网系统中，这一特性使得LED能够根据不同的场景和需求进行灵活调整，提升系统的智能化水平。 5、具体应用场景 照明：室内外照明、舞台灯光、城市亮化等。 显示：各种数字显示、符号显示、图形显示等。 电子用品：屏背光源、指示灯、显示器等。 汽车：尾灯、转向灯、刹车灯等。 光电转换：太阳能电池、激光器、红外线发射器等。 6、红外LED的特定应用 红外通信与传感：红外LED在物联网系统中还具有特定的应用，如红外通信和红外传感。红外LED可以发射红外光信号进行无线通信，或者作为红外传感器的光源进行非接触式测量和检测，如测量距离、温度等参数。 综上所述，物联网系统中使用发光二极管（LED）的原因主要包括其高能效、长寿命、可靠性、光信号传输与通信能力、丰富的颜色和可控性，以及红外LED的特定应用等方面。这些优势使得LED成为物联网系统中不可或缺的重要组成部分。 本文会再为大家详解光电器件家族中的一员——发光二极管。 02 发光二极管（LED）定义 发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。它包含一个PN结，当电流通过时，电子与空穴在PN结附近复合，释放出能量并以光的形式辐射出去。 03 发光二极管（LED）原理 LED的工作原理基于半导体材料的电致发光效应。当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子－空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发射过程主要对应光的自发发射过程。LED的发光颜色取决于半导体材料的种类和掺杂元素，不同材料的LED能发出不同颜色的光。 发光二极管核心是二极管的空穴和电子在电压作用下从电极流向PN结。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光的形式释放出能量。如下所示： LED根据不同的使用材料，发出不同的颜色（发光波长）。下图是可见光的波长分布： 白色光是复合产生的，下面是常用的两种方法。 蓝色LED＋黄色荧光体 蓝色LED与其辅助色即黄色荧光体组合，获得白色光。该方式与其他方式相比，结构简单、效率高，因此目前已成为主流。 RGB复合得到 光的三基色通过配合可以得到任何颜色的光，该方式比起照明用途，更多的用于全彩LED显示设备。 04 发光二极管（LED）分类 LED可以根据不同的分类方法进行分类，常见的分类方式包括： 按发光颜色：红色LED、黄色LED、绿色LED、蓝色LED、白色LED等。 按亮度：低亮度LED和高亮度LED。 按结构：点状LED、矩阵LED、COB LED等。 按封装 直插式 按外观分类：一般圆柱型外观有3mm,5mm,8mm等。一般根据引脚长短区分正负极（长正短负）。 表贴式 根据外形分类：0402，0603，0805，1206，3030，3528，5050等等。 05 发光二极管（LED）选型参数 在选型时，需要考虑以下主要参数： 电压和电流：LED的正常工作电压和电流范围。 伏安特性 A点是开启电压，电压开启点以前是截止状态。从A点以后随着电压的升高，电流以指数形式增加。AC段为正向工作区，LED与普通二极管正向导通电压要高一般大于1V。下图是不同颜色在20mA工作电流下正向导通电压。 正向导通电流：正常情况下不应超过最大值的60%。 最大反向电压：当加载反向电压超过一定值后，LED将会烧毁。 反向漏电流：正向电压下，反向漏电流是少子的运动很小，一般＜10uA。反向漏电流越小，说明LED单向导电性越小。 功耗：正向导通电流*正向导通电压即为消耗功率。应保证小于最大允许功率。 发光强度：表示从特定方向观测到的亮度。单位为cd（坎德拉）。 比较光强时需要特别注意指向角，光强是指单位立体角内发出的光通量。透镜作为LED封装的组成部分可以向特定方向集中光输出（用透镜集光），即使光输出小也能集光，因此光强变大。比较技术资料时，需要根据指向角和光强进行判断。 光效：LED的发光效率，通常以流明/瓦（lm/W）表示。 光通量：LED发出的总光量，指从光源发射出来的全部光量。单位为流明（lm）。 波长（色温）：LED发光的主波长或色温，影响光的颜色。 峰值波长 λP 指LED发出的光谱输出值最高的波长，单位为nm（纳米）。 设计LED时采用峰值波长进行设计，但实际用人眼比较波长时使用主波长进行比较。 主波长 λD LED一般用波长表示颜色。主波长相当于眼睛看到的颜色所对应的波长，与发光波长的峰值波长有差异。 色度坐标 x, y： L指用二维正交坐标系表示LED发光颜色的刺激值，一般使用x y坐标系。 指向角 表示LED光辐射的范围。单位为 “度” 。 将封装倾斜观察光输出时，用于判断从输出的极限值位置能观测多大角度。将输出达到峰值一半时的角度乘以2倍（从正面看时相当于左右端）的值叫做指向角。 显色指数：LED光源对物体颜色的还原能力。 使用寿命：LED的预期工作寿命。 封装形式：LED的封装方式和尺寸。 06 发光二极管（LED）使用注意事项 电流控制：LED应在规定的电流范围内工作，过高的电流会导致LED损坏或寿命缩短。 散热：LED在工作时会产生热量，需要良好的散热设计以防止过热。 防静电：LED对静电敏感，应避免在静电环境下操作或存储。 焊接条件：焊接时需注意温度和时间控制，避免损坏LED。 工作环境：LED应在规定的工作温度和湿度范围内使用。 串联电路 当LED以恒压驱动方式串联点亮时，通常如下图所示，电路中包含与LED串联的电阻，用于控制电流。限流电阻值由正向电压和电流计算所得。 并联电路 将LED以恒压驱动方式并列排列时，建议给每列LED加入控制电阻。 07 发光二极管（LED）厂商 LED的厂商众多，国内外都有许多知名的LED制造商，如三安光电、华灿光电、欧普照明、飞利浦照明等。这些厂商在LED的研发、生产和销售方面具有丰富的经验和先进的技术，为市场提供了高质量的LED产品。请注意，由于市场变化迅速，具体厂商信息可能随时间发生变化，建议查阅最新的行业报告或企业官网以获取最新信息。 供应商A:深圳市成兴光电子科技有限公司 1、产品能力 （1）选型手册 （2）主推型号1-XL-A1615RGBC 2、支撑 （1）技术产品 技术资料 XL-A1615RGBC 1615七彩共阴.pdf （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

发光波长范围为 200 ～ 400nm 的 LED 被归类到紫外线发光二极管 (UV LED) 。这个波长范围又被细为三个波段，即波长为 300 ～ 400nm 的 UV-A ，波长为 280 ～ 315nm 的 UV-B ，以及波长为 200 ～ 280nm 的 UV-C 。 UV-C LED 特别适合用来杀菌，被认为可取代现有的低压汞蒸气灯。越来越多的 LED 光源和 LED 照明制造商正在供应 UV-C LED 产品。与采用汞蒸气灯的照明系统相比，评估基于 LED 的系统时，应考虑以下几个特性： 整体效率 就总体拥有成本而言，最重要的考虑因素之一是系统的整体效率。虽然汞蒸气灯可能具有更高的灯效率，但整体系统性能还要由其他几个因素决定。第一个是光谱响应。 UV-C 汞蒸气灯的光谱响应在大约 185 ～ 254nm 处达到峰值。这些都是无法调整的材料固定发光性能。研究表明，破坏微生物 RNA 和 DNA 的最佳波长约为 265nm( 如图 1 所示 ) 。 图 1 ：用消杀大肠杆菌效果作比较的低压和中压汞蒸气灯光谱响应。 ( 图片来源：维基百科 ) UV-C LED 目前有包括 265nm 在内的几种不同波长的产品，因此可以优化照明系统的效率 ( 图 2) 。 图 2 ：用消杀大肠杆菌效果作比较的 UV-C LED(265nm) 光谱响应。 墙插效率 墙插效率被定义为输出发光功率与输入电功率的比值。目前，汞蒸气灯的墙插效率超过了基于 UV-C LED 的系统。然而，汞蒸气的寿命要短很多，因此会抵消这一优势。 LED 灯具寿命的一个普遍接受的指标是 L70( 发光性能退化到其初始值的 70% 所需的时间 ) 。类似地， UV-C 产品也用 R70 指标来表征。与可实现 1 万小时 R70 的 LED 产品相比，典型汞蒸气灯的 R70 在 2 ～ 8 千小时之间。 预热时间 在总体拥有成本方面，最后一个考虑因素是预热时间。汞蒸气灯的预热时间在 1 ～ 5 分钟之间。由于预热时间过长，人们一般会将灯长时间保持在通电状态。相比之下， UV-C LED 和所有其他 LED 一样，可以无限次地瞬时开关循环，这意味着它们在环境需要时再打开使用也不迟。 不直接涉及拥有成本的其它因素还包括环境因素 ( 有汞还是无汞 ) 、物理尺寸 ( 基于 LED 的产品可以小到足以能够装进汞蒸气灯无法进入的空间 ) 、安全相关因素以及所需的输入电源 ( 汞蒸气的电压高，而 LED 电压低 ) 。 此外，在将一种 UV-C LED 照明系统与另一种 UV-C LED 照明系统进行比较时，也有一些因素需要考虑。如上所述， UV-C LED 可以被设计成发射几乎任何波长的光。 2020 年发表在《新英格兰医学杂志》上的一篇文章提供了紫外线波长的杀毒效率曲线。不出所料，从 265nm 的最佳波长开始，杀毒效率随着阳性或阴性δ值的增加而降低。将该因子应用于给定产品的 R70 ，可以更好地反映该产品在其预期寿命内的有效性。 产品的 R70 与 LED 裸片制造中使用的外延材料直接相关。一般使用由氮化镓、氮化铝镓或氮化铝组成的外延材料来生产 UV LED 。较高的铝含量意味着更短的波长和更低的寿命。因此，即使不含铝的 LED 在杀毒效率方面不太理想，但由于具有较高的 R70 ，因此从长远角度看可以提供更好的总体性能。 说到 R70 ，人们经常会看到由单个数字组成的 R70 规范，例如“ R70=1 万小时”。实际上，该规范这样表达是有缺陷的，因为它没有标注条件，既缺乏参考温度，又缺乏参考输入电流。与所有其他 LED 一样， UV-C LED 的长期性能与 LED 裸片的结温成反比，也就是说，结温越高， LED 的劣化速度就越快。结温取决于环境温度和输入电流。完整的 R70 规范应同时包括这两个参数，比如在 25 ℃温度和 100mA 输入电流条件下， R70=1 万小时。 在评估基于 UV-C LED 的产品时，最后一个考虑因素是这些产品所代表的范式转变。用于普通照明的 LED 灯具，由于其无穷无尽的形状、波长和颜色调节能力，以及易于与其他建筑系统集成的能力，因此改变了人们对光源应该是什么样子和做什么的全面性理解。由于人们对杀菌系统的实施越来越感兴趣，类似的转变即将在 UV-C LED 产品领域中发生。随着 UV-C LED 性能和灵活性的提高，在基础设施和其他环境下的各种新应用中，可能很快就会见到这方面的产品。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。

发光二极管是一种能发光的半导体电子元件，透过三价与五价元素所组成的复合光源。随着发光二极管的发展及其普遍应用。时至今日，能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线，光度亦提高到相当高的程度。 　　 　　一、发光二极管的原理介绍 　　发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量（光子也即是我们常称呼的光）。 　　 　　它所发出的光的波长（颜色）是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料，在常温下，这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，而是把能量转化为热能，所以硅和锗二极管不能发光（在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显）。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，因此能量会以光子形式释放，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。 　　二、发光二极管的优势特点 　　●反应时间短（以ns为单位）， 可以达到很高的闪烁频率。 　　●使用寿命长且不因连续闪烁而影响其寿命。 　　●在安全的操作环境下可达到10万小时的寿命，即便是在50度以上的高温，使用寿命还有约4万小时。（萤光灯T8为8000小时。T5为20000小时，白炽灯为1,000 ~ 2,000小时）。 　　●耐震荡等机械冲击由于是固态元件，没有灯丝、玻璃罩等，相对萤光灯、白炽灯等能承受更大震荡。 　　●体积小，其本身体积可以造得非常细小（小于2mm）。 　　●便于聚焦，因发光体积细小，而易于以透镜等方式达致所需集散程度，藉改变其封装外形，其发光角度由大角度散射至细角度聚焦都可以达成。 　　●单色性强，由于是单一能级光出的光子，波长比较单一（相对大部份人工光源而言），能在不加滤光器下提供多种单纯的颜色。 　　●色域略为广阔，部份白色发光二极管覆盖色域较其他白色光源广。 　　三、发光二极管的正负极判断 　　怎样快速分别发光二极管的正负极呢？ 　　（1）直接判断 　　其实也很简单，发光二极管，长脚为正，短脚为负。如果脚一样长，发光二极管里面的大点的是负极，小的是正极。发光二极管，若与TTL组件相连使用时，一般需串接一个470Ω的降压电阻，以防止器件的损坏。 　　（2）采用万用表判断 　　万用表中：红表笔接“+”,黒表笔接“-”;在测发光二极管时，低阻档测不出来。可用RX10K档测。两表笔接触二极管的两极。如果电阻较小。黑表笔所接是正极。电阻较大。黑表笔所接是负极。 　　四、发光二极管的性能要求 　　1.高可靠性特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。 　　2.高效率LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。 　　3.高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。 　　4.驱动方式通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。 　　5.浪涌保护LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。 　　6.保护功能电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。 　　7.防护方面灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。 　　8.驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。 　　9.要符合安规和电磁兼容的要求。 　　五、发光二极管的颜色用途 　　发光二极管产品不同的光颜色有着不同的应用。下面就简单介绍一下最常见颜色和它的实际用途。 　　1.白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后需要一定的时间来重新适应。 　　2. 红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时眼睛不需要重新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜色因为它不会损坏正在冲印的底片 　　3.黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读时减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。 　　4.绿色光也可以用作为夜视，绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或图表。它还不那么容易被夜视装备发现，便很容易被人眼发现，绿色光的亮度比红色光低。 　　5.蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝色光增加了对比度的水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。 　　6.蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点，但随着蓝绿光的颜色特性的提高，一些用户因为这个原因喜欢用蓝绿光。 　　7.红外线红光是与夜视装备一起使用的。否则人的眼睛是看不到红外线光的。 　　8.紫外光通常是用作识别钞票是否伪造，一些紫外发光二极管照明物在***和派对上很受欢迎，它们被用来使荧光物质发出更亮的光。（深圳市傲壹电子有限公司 www.aoelectronics.com/main.php）

　　据国际台报道，本周在美国凤凰城举行的因特尔国际科学工程大奖赛上，来自加利福尼亚州萨拉托加市的18岁印度裔女孩艾莎·卡瑞凭借革命性的充电器发明获得了5万美元大奖，并吸引了谷歌公司的注意。这种“超级电容器”体型更小，据称仅需20秒左右就可以充满一部手机，且能长时间保存电量，使被充电设备能使用更长时间。 印度裔女孩卡瑞今年只有18岁，其发明引起谷歌公司的关注 　　目前卡瑞只将该充电器在发光二极管上运用过，但她可以预见未来这一发明将可以用于手机、汽车或任何使用重复充电电池的设备。纳米化学系出身的卡瑞在这一发明上充分运用了纳米技术，保证其体型迷你，且能够处理上万个充电周期，比普通电池高10倍。目前谷歌公司已与卡瑞取得联系，试图探索她的新发明在更多使用电池的设备上的发展。

室外LED照明显然是得到了很多关注。这当然是明显的芝加哥 在本月初举行的第四次年度美国能源部（ DOE ）固态照明市场介绍讲习班。不仅是有一个活跃的小组讨论会，题目，但我couldn’’’’t如何帮助，但通知的问题和意见关于户外照明弥漫许多其他会议以及。  为什么这种浓厚的兴趣？答案很简单：虽然整体的SSL仍有一段路要走它可以与传统照明的第一成本的基础上，室外照明是应用的SSL已经显示，它往往具有竞争力。 That’’’因为决策者正在寻求节省能源以及其他一系列好处，其中不仅包括定向性，可控性和美观，而且还节省维修。  It’’’的不难看出为什么在过去的优势可能意味着节省大量的室外照明和任何其他应用场合的维修费用是很高的。加上联邦资金that’’’最近现已向市政府通过回收法整笔赠款，并it’’’不难看出为什么LED解决方案得到长期，认真研究从许多可能的使用照亮的街道和停车场。  多么复杂的过程是评价和选择发光二极管街 照明产品？这一点强调了一次又一次地在芝加哥 讲习班。迈克尔理发城市安克雷奇，阿拉斯加，共同的见解从它们的经验与街道照明的努力。超过4,000的LED路灯已安装，以节省能源75 ％以上的现任灯和高压钠灯回收期7年。迈克尔提出了一些重要问题，如何辨别真假时，一个LED失败，因为通常的LED don’’’’t熄灭，以及如何贬值的新的硬件。  更困难的问题提出了斯科特温特沃斯从市加利福尼亚州奥克兰，谁谈论的结果奥克兰’’ ’’县网关示范项目，并提出了一个有趣的一点的照明。斯科特指出，他们能够实现安全的照明水平，大大低于轻相比，现任技术。问题的过度照明提出了多个发言者，包括灯光设计师德里Berrigan ，谁最近完成了一项McDonald’’’的安装， 70 ％的水平以下制冷与空调工程师协会尚未取得令人满意的照明水平。  斯科特Riesebosch的的CRS电子指出，目前有近200个供应商的LED路灯，而这本身就是一个令人困惑阵列选择。丹Weinheimer知道的事，或两个关于这一点，因为在圣马科斯市，加利福尼亚州，是的过程中，进行了测试版的测试发光二极管街 照明。丹强调，重要的是了解整个方程成本效益，而不是只看第一成本，并指出其他因素的影响，影响决策的（例如，公众安全官员在圣马科斯喜欢LED照明加强颜色识别在夜间） 。  类似的一点是由拉尔夫威廉斯沃尔玛在其讨论的一个停车场的照明装置沃思，堪萨斯州，那里的零售商发现LED照明更均匀，可控的HID照明比。 LED照明减少站点使用的照明能源65 ％以上，但它是维持储蓄推到成本效益的类别特别设置的，因为所需的HID灯取代每隔两年。但拉尔夫的SSL警告说，不一定是板上钉钉的所有沃尔玛停车场，以及存储等因素几何，地方条例，并购置成本都进入决定是否it’’’是正确的解决方案，某一地点- -不完全的简单过程。  正如我听着芝加哥，很显然有很多我们可以互相学习。为了应对更加关心发光二极管街 照明，美国能源部正计划在城市固体路灯联盟国家分享技术信息和经验。该财团将利用广泛的努力，从许多方面来评价国家的先进的LED街道照明产品，将收集，分析和共享信息的成员。会员国将开放给市政府，公用事业，能源和能源效率组织;更多的细节将很快在美国能源部的网站上。  市固体照明协会将利用这是一次又一次地强调在芝加哥 和所有的DOE’’’的SSL讲习班：即价值，我们可以互相学习，对这一快速发展的技术。保持领先的波折，是一项很高的要求，但如果我们分享we’’’’ve的经验教训，然后每个人的利益。不需要任何人一起摸索在黑暗中或重复努力; we’’’’re旅游路线将照亮共享信息和经验。