LED发光二极管

姓名：刘玉东学号：2111403132 电子与通信工程2班

LED(发光二极管)

摘要

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。

1.LED图片

2.LED的发展史

20世纪50年代，英国科学家发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世，但此时的LED只能发出不可见的红外光。在60年代末，发明了第一个可以发出可见的红光的LED。到了七八十年代，又发明出了可以发出橙光、绿光、黄光的LED。90年代由日亚化学公司研制出了超高亮度的蓝色LED，并产生了通过用蓝色管芯和加光荧光粉可以发出任何可见颜色的光的技术。在1998年，发白光的LED 开发成功。

3.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

4.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。

图1 LED的结构图图2 p-n结

5.LED发光颜色与材料的关系

以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色

铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线

铝磷化镓(AlGaP)-绿色

磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色

磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色

磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色

氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色

铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色

碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色

硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)

蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色

zincselenide(ZnSe)-蓝色

钻石(C)-紫外线

氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线

6.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。

7.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。

图3 LED的伏—安特性曲线

（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。

图4 LED光通量与电流的关系曲线

（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。

8.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