GaP发光二极管的参数、特性曲线及使用注意事项

发光二极管（Light Emitting Diode）简称LED是一种新型的半导体发光器件，它具有亮度高、寿命长、响应速度快、功耗低、体积小、可靠性高等优点，因此被广泛应用于各种电子仪器、音响设备、计算机等作电源指示、音频指示、信息状态显示等等。

常用的发光二极管有磷化镓（GaP）发光二极管、磷砷化镓（GaAsP）发光二极管、砷铝镓（GaAIAs）发光二极管等。本文主要介绍目前国内广泛使用的磷化镓（GaP）发光二极管的主要光电参数、特性曲线及其使用注意事项。

附表列出了国内常用的直径为3毫米、4.4毫米、5毫米的圆头GaP发光二极管的主要光电参数。（型号为广东佛山光电器材厂产品型号）。

表中：P\(_{M}\)—极限功率；IFM—极限工作电流；V\(_{F}\)—正向电压；IR—反向漏电流；V\(_{R}\)—反向电压；CO—结电容（测试条件f=1MHz）；I\(_{V}\)—发光强度；λP—发光峰值波长；Δλ—半峰宽度。

1．发光二极管的伏安特性曲线与整流二极管相似，GaP发光二极管的伏安特性曲线如图1所示。

2．发光二极管的发光强度与正向电流有关，GaP发光二极管的正向电流I\(_{F}\)与相对光强关系曲线如图2所示。由图可见，红色GaP发光二极管的光强随着正向电流IF的增大而增大，当正向电流I\(_{F}\)大于30mA时光强趋于饱和。而绿色GaP发光二极管则不同，其光强不会趋于饱和。

3．发光二极管的光强与环境温度有关，GaP发光二极管的相对光强与环境温度的关系曲线如图3所示。由图可见，环境温度低时发光强度高，当温度升高时发光强度明显地下降。

4．图4是GaP发光二极管的相对光强与光谱分布曲线。由图可见，不同的品种有不同的发光峰值波长和光谱范围。

发光二极管一般都是采用环氧树脂进行封装的，常用的全环氧包封发光二极管是将发光二极管的管芯、内引线密封在环氧树脂里，其典型结构如图5所示。

由于发光二极管的正、负极引脚是靠环氧树脂进行固定的，为了避免管芯受热损坏和因环氧树脂受热软化时电极引脚移动引起内引线断开，在使用发光二极管时首先必须注意，应使线路板上安插发光管的孔距与管子正、负极引脚距相同，使管子的引脚不对环氧树脂管帽产生应力。此外，焊接发光管不宜使用大功率的电烙铁，一般使用25瓦以下的电烙铁进行焊接。焊接点应离环氧树脂4毫米以上，焊接速度要快，时间不超过4秒钟。焊接时应用镊子进行散热。切勿在焊接管子时或管子未冷却前扳动环氧管帽和管子的引脚，这样做往往会弄断内引线致使整个管子损坏。

当发光二极管点亮时，由于电流流过LED管芯，管芯就会发热。如果流过LED管芯的电流超过极限工作电流I\(_{FM}\)，LED管芯的结温太高，管子的寿命将大大缩短。因此，合理地选择发光二极管的正向工作电流IF，使管芯的结温低于允许的温度，可以大大延长发光二极管的使用寿命。而发光二极管的极限工作电流I\(_{FM}\)与环境温度有关，其关系曲线如图6所示。图中纵座标为最大允许工作电流IFM，横座标为工作环境温度Ta。由图6可见，当环境温度低于25℃时I\(_{FM}\)为30mA，随着环境温度的升高IFM逐渐减小，当环境温度高于80℃时I\(_{FM}\)为零。因此发光二极管一般不宜在温度较高的工作环境中使用。在设计时应根据发光二极管工作环境温度的高低来决定最大允许工作电流。工作电流选得越低发光二极管的使用寿命越长。GaP发光二极管在室温下的正常工作电流一般取3～10mA为宜。

由发光二极管伏—安特性曲线（图1）可见，当发光管的正向电压大于1.9伏时正向电流急剧上升，为了避免由于电源电压波动引起I\(_{F}\)值大大超过最大允许工作电流而导致管子烧毁，一般不应将发光二极管直接接在电源上，而应串联一个限流电阻来限制流过发光二极管的电流。

发光二极管既可以用直流电驱动，也可以用交流电驱动。在直流驱动时对管子的反向耐压要求不高，而交流驱动时则必须考虑管子的反向耐压V\(_{R}\)值。一般LED的产品说明书均标定LED的反向耐压值（或称反向击穿电压），如GaP发光二极管当反向漏电流IR=100微安时，V\(_{R}\)≥5伏。为了避免管子在反向偏置时被击穿，当反向偏置电压大于3伏时应增加保护线路。简单易行的办法是在发光管两端反向并联一个整流二极管，其接法如图7所示。(彭万松)