发光二极管的相关概念

　　发光二极管的相关概念_发光二极管知识点

　　发光二极管的基础知识解析发光二极管简称为LED。由含有镓(Ga)、砷(As)、磷(p)、氮(N)等的化合物构成。由于电子与空穴复合时可以发射可见光，所以可以用于制造发光二极管。在电路和设备中，作为指示器或构成字符或数字来显示。砷化镓二极管发出红光，磷化镓二极管发出绿光，碳化硅二极管发出黄光，氮化镓二极管发出蓝光。

　　根据化学性质分为有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。发光二极管的原理是半导体二极管的一种，可以将电能转换成光能。发光二极管和普通二极管一样由pN结组成，并且还具有单向导电性。

　　当向发光二极管施加正向电压时，从p区域注入到N区域的空穴和从N区域注入到p区域的电子以pN接合附近的几微米分别与N区域的电子和p区域的空穴复合，生成自发辐射的荧光。

　　不同半导体材料中电子和空穴的能量状态不同。当电子和空穴复合时，发射的能量多少有些不同，发射的能量越多，发射的光的波长越短。

　　常用的是红色、绿色或黄色二极管。发光二极管的反破坏电压大于5伏特。其正向螺栓放大器特性曲线很急，为了控制通过二极管的电流，在使用时必须串联连接限流电阻。

　　限流电阻R在R=(E-UF)/IF式中可以计算E为电源电压、UF为LED的正向压降、IF为LED的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由p型半导体和N型半导体构成的晶片，在p型半导体和N型半导体之间有被称为pN结的转换层。

　　在一些半导体材料的pN结中，当注入的少数载波与多个载波复合时，多余的能量以光的形式释放，电能直接转换成光能。

　　如果向pN接合施加逆电压，少数载流子难以注入，因此不会发光。使用这种注入电致发光原理制造的二极管被称为发光二极管，通称LED。当处于正动作状态(即两端施加正电压)时，当电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体从紫外线到红外线发出不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。白光LED 1993年，在日本Nichia Corporation(日亚化学工业)工作的中村修二(ShujiNakamura)发明了基于作为宽带半导体材料的氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的商业应用价值的蓝色LED，1990年代后半期被广泛应用。理论上，蓝色LED可以将传统的红色LED和绿色LED组合起来产生白光，但是很少这样制作白色LED。

　　目前制造的白色LED的大部分是通过在蓝色LED(near下午3点UV，波长450nm～470nm)上涂覆浅黄色荧光粉而制成的，这种黄色荧光粉通常在将掺有铈的Itrium铝石榴石(Ce3+:YAG)晶体研磨成粉末后是通过和稠密的粘合剂混合而制造的。当从LED芯片产生蓝光时，一些蓝光被该晶体有效地转换成宽光谱(光谱中心约580nm)的主要黄光。

　　(实际上，单晶体的Ce掺杂YAG比荧光体更具有闪烁体。)黄色的光刺激了肉眼的红光和绿光的受体，所以LED本身的蓝光混合后看起来像白色的光，但其色调多被称为“月光的白”。

　　这种白色LED的制造方法是由NichiaCorporation开发的，从1996年开始用于白色LED的制造。为了调整淡黄色的光的颜色，可以用其他稀土金属碲或天竺葵替代结合在Ce3+:YAG中的天竺(Ce)，并且可以替换YAG的铝的一部分或全部。

　　另一方面，基于其光谱特性，在LED照射下，红色和绿色的对象不像在宽光谱光源照射下那样清晰。另外，根据生产条件的变化，该LED成品的色温不统一，从暖黄色到冷蓝色，在生产过程中根据其特性来区分。

　　另一种制作白光LED的方法，与荧光灯相似，接近紫外线的LED上涂有两种荧光粉的混合物。一个是红色和蓝色的铀，另一个是掺杂有绿色硫化锌(ZnS)的铜和铝。

　　但是，紫外线会使粘接剂中的环氧树脂分解变质，生产困难，寿命也短。与第一方法相比，虽然效率低，产生更多热量(因为前者较大)，但是其优点是光谱特性良好，所产生的光更漂亮

　　另一方面，由于紫外线的LED功率高，与第一方法相比效率低，但亮度相同。最新的白色LED的制造方法是不使用荧光体。新方法是在硒化锌(ZnSe)衬底上生长硒化锌的磊晶体层。通电后，那个活跃的地带会发出蓝光，基板会发出黄色光，混合后会变成白色光。发光二极管极性发光二极管的两条导线中长的一条是正极，应该连接到电源正极。

　　发光二极管的2条引线有同样的长度，不过，管情况有突起的小舌头，接近小舌头的引线是正极。LED单导LED被称为正向偏置(正向偏置)，当电流流动时，电子和空穴在内部复合而发出单色光。这被称为电致发光效应，光线的波长和颜色与采用的半导体材料的种类和嵌入的元素杂质有关。有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、可靠性高等优点，比不上以往的光源。

　　近年来，白光LED的发光效率明显提高，而千流明的购买价格也因投入市场的厂家之间的竞争影响而明显下降。虽然在办公室、家具、装饰、广告牌、街灯等用途上使用LED照明的人增加了，但是从技术上来说，LED的光电转换效率(与有效照度的消耗功率相比)低于新型荧光灯，国家今后将发展民用。发光二极管的特性与白炽灯泡和氩灯相比，

　　发光二极管的特征是：

　　工作电压低(仅有几伏特);

　　工作电流小(也有能以零点数毫安发光的)。耐冲击和抗震性能良好，可靠性高，寿命长。可以通过调制通过电流的强弱容易地调制发光的强弱。根据这些特征，发光二极管在一些光电控制装置中用作光源，并且在许多电子装置中用作信号显示器。

　　该管心呈条纹状，用7根条纹状的发光管构成7段式半导体数字管，在各数字管上能够显示0～9、10个阿拉伯数字及A、B、C、D、E、F等部分字母(必须区分大小写)。

　　发光二极管参数LED的光学参数中的一些重要方面是光束、发光效率、发光强度、光强度分布、波长。

　　发光效率和光束：发光效率是光束和功率的比值，单位一般是lm/W。发光效率代表光源的节能特性，这是测量现代光源性能的重要指标。

　　发光强度和光强度分布：LED发光强度在某个方向上表征发光强度的强弱，LED在不同的空间角度下光强度有很大的不同，因此研究了LED的光强度分布特性。这个参数实际上具有很大的意义，直接影响LED显示设备的最小观察角度。例如，体育场的LED大型彩色显示器，如果选择的LED单管的分布范围狭窄，在显示器大角度的观众会看到失真的图像。另外，交通标志灯也要求广大范围的人能够识别。

　　波长：关于LED的光谱特性，主要注意其单色性是否优良，以及红、黄、蓝、绿、白LED等主要颜色是否纯正。在很多情况下，例如交通信号对颜色要求很严格，但是因为在我国的LED信号中观察到绿色是蓝色的，红色是深红色的，所以有必要从这种现象中专门研究LED的光谱特性，这是有意义的。

　　发光二极管分类发光二极管分为通常的单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管、负电阻发光二极管等。LED的控制模式有恒定电流和恒定电压两种，有多种调光方式，例如模拟调光和pWM调光，大多数LED都采用恒定电流控制，这样可以保持LED电流的稳定，不易受VF的变化，可以延长LED灯具的使用寿命。

　　一般单色发光二极管一般单色发光二极管具有体积小、动作电压低、动作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，能够通过各种直流、交流、脉冲等电源驱动点灯。

　　属于电流控制型半导体装置，需要串联连接适当的限流电阻。通常的单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，发光的波长依赖于用于制造发光二极管的半导体材料。

　　红色发光二极管的波长一般为650~700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630~650nm，橙色发光二极管的波长一般为610~630nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555~570nm。

　　常用的国产普通单色发光二极管有BT(工厂规格型号)系列、FG(部规格型号)系列和2EF系列，参照表4-26、表4-27和表4-28。一般用于进口的普通单色发光二极管包括SLR系列和SLC系列。

　　高亮度单色发光二极管高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管中使用的半导体材料与通常的单色发光二极管不同，所以发光强度也不同。

　　通常，高亮度单色发光二极管使用诸如砷铝化镓(GaAlAs)的材料、超高亮度单色发光二极管使用诸如磷铟砷化镓(GaAsInp)的材料、普通单色发光二极管使用诸如磷化镓(Gap)或磷化镓(GaAsp)的材料。

　　一般高亮度红色发光二极管的主要参数表4?29，一般超高亮度单色发光二极管的主要参数表4?30表示。变色发光二极管变色发光二极管是能够转换发光颜色的发光二极管。

　　变色发光二极管的发光颜色的种类分为二色发光二极管、三色发光二极管、多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。

　　变色发光二极管根据引脚数分为两端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管、六端变色发光二极管。常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列，常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF3