LED(发光二极管)结构/发光原理/分类及特性详细介绍

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发光二极管LED是一种能发光的半导体电子元件。是一种透过三价与五价元素所组成的复合光源这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，被hp买价专利后当作指示灯利用。之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现，近年续渐发展至被用作照明。

% d4 M( V; {* L% K0 x* }7 N) T% VLED的分类
（1）普通单色发光二极管
1 Y/ D' z* i+ k; K) k- r（2）高亮度发光二极管
5 a5 K+ _) f; y（3）超高亮度发光二极管
（4）变色发光二极管
: t, L+ {. E% I  V) m- v) r（5）闪烁发光二极管
（6）电压控制型发光二极管
（7）红外发光二极管
（8）负阻发光二极
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LED的结构及发光原理
, I$ x) n$ j! a* U# v" JLED结构图如图1所示 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结（如图2所示）。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到P区的电子在p-n结处复合，产生自发辐射，同时以光子的方式释放出能量，从而把电能转换为光能。当LED处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。它所发出的光的波长，及其颜色，是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。
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LED的工作条件
; o% x5 D7 B4 h$ r9 ]& c8 k, a7 m1 n（1）输入直流电压必须不低于LED的正向电压降，否则，LED不会导通而发光。
: v% w4 w% o, _2 Q（2）采用直流电流或单向脉冲电流驱动，当驱动并联的LED或LED串时，要求恒流而不是恒压供电。
( u- T9 z; ?4 A) ]8 {+ M（3）为防止LED损坏，应对流过LED 的电流加以限制，需要串联阻值合适的电阻。
（4）由于LED电流与其光能量之间的非线性关系，LED应在光效比较高的电流值下工作。
' Z: {/ b, O; j# @. H/ G6 U（5）大功率LED最好加设散热器，以防止器件过热而损坏。
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7 k. Y9 R1 w( w( S/ ALED的工作特性
$ q  w; o; o1 F* r（1）LED像普通二极管一样，是一个含有PN结的半导体器件，具有单向导电性。
5 m" B$ B: y% X6 w! y（2）LED有一个门限电压，只有加在LED两端的电压高于这个门限电压时，LED才会导通。普通硅二极管的导通门限为0.5～0.7V，而LED的门限电压通常为1.5～3.5V。LED的门限电压和正常工作时的正向电压降与LED的光色有关，红光、绿光、黄光等LED的正向电压降（VF）通常为0.4～2.6V，而白光LED的正向电压降通常为3～4.2V。
（3）LED具有非线性的伏一安特性曲线，通过LED的电流与加在它两端的电压不成正比关系，如图3所示。
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（4）LED的光通量输出随流过LED电流的增大而增加，但不成正比。当光通量增加到一定程度后，其随电流增加而增加的量很少，呈明显变缓之趋势，如图4所示。

/ I! t6 T+ A% X7 l/ {（5）LED是一种对温度比较敏感的器件，当其结温升高时，光输出将减少，正向电压也会降低。
  ?- H8 c& l% D& X3 T（6）即使是同一型号甚至是同一批次生产的LED器件，其参数的离散性也较大。

: F) S, |0 N* t3 o$ B3 }LED的应用及前景
由于发光二极管具有工作电压很低（有的仅一点几伏）、工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）、抗冲击和抗震性能好、可靠性高、寿命长、通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱等优点，其应用是非常广泛的。如LED显示屏、交通信号灯、灯饰、电视遥控器、照明灯等LED的应用均与我们日常生活息息相关。
5 u" C- v' _% o& Y% ELED灯在照明的应用上具有以下多种优点：
. N+ z( s7 |$ k/ V" ^2 C（1）高效节能：发光效果相同的情况下，LED灯比传统的日光灯节能67%，从而可以有效的节省电费的支出。
（2）超长寿命：LED节能灯采用半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达50000小时以上（普通白炽灯使用寿命仅有1000小时左右，普通节能灯的使用寿命也只有8000小时）。
4 z; T- a4 `, U/ c/ F* x（3）光线健康：LED节能灯光线不含紫外线和红外线，不会产生辐射（高压钠灯光线中含有紫外线和红外线）。
（4）绿色环保：LED节能灯不含贡和疝等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰（高压钠灯中含有贡和疝等元素，其中电子镇流器会产生电磁干扰）。
& A/ Z" a' @& G& n$ x（5）光效率高：LED节能灯发热小，80%的电能转化为可见光（普通白炽灯仅有20%的电能转化为光能，其余则以热能的形式损失掉）。
（6）保护视力：LED节能路灯颗粒采用直流驱动，无闪频（普通灯都是交流驱动，必然会产生闪频）。
（7）安全系数高：LED节能路灯所需电压、电流较小，发热少，不会产生安全隐患，特别适用于矿场等危险产所。
0 A8 W6 `# `! W" M: s（8）防蚊虫：LED灯由于没有紫外线，不会像传统日光灯一样吸引蚊虫，从而有利于维护室内清洁。


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