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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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发表于 2022-4-13 11:50:48 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
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。

LED的分类
(1)普通单色发光二极管
(2)高亮度发光二极管
(3)超高亮度发光二极管
(4)变色发光二极管
(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

LED的结构及发光原理
LED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。
1.jpg

LED的工作条件
(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。
(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。
(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。
(5)大功率LED最好加设散热器,以防止器件过热而损坏。

LED的工作特性
(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。
(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。
2.jpg
(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。
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(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。
(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。

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。
LED灯在照明的应用上具有以下多种优点:
(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)。
(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)。
(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。
(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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