详解LED的发光原理和分类

详解ＬＥＤ的发光原理和分类
如上图，便是LED。

所谓LED，就是发光二极管（light emitting diode）。

基本结构为一块电致发光的半导体模块，封装在环氧树脂中，通过针脚作为正负电极并起到支撑作用。

那么LED有什么特点呢？我们逐一说明。

LED的使用寿命为10W小时，LED光衰为初始的50%，远高于普通灯泡的2000-8000小时的使用寿命。

这样的超常的使用寿命，对于我们DIY来说，简直是一劳永逸，直到电脑淘汰，LED也不会发生问题。

LED具备了如此优秀的特性，那么LED是怎样发光的呢，这里我们来进行一点简单的说明。

如上图，LED和我们常用的白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理不同，而是采用了电场发光。

LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片。

在P型半导体和N型半导体之间得过渡层，便是我们常说的P-N结。

小知识：PN结。

当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合时，由于交界面处存在的载流子浓度差，于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。

我们知道，电子与空穴都是带电的，其扩散的结果就导致了Ｐ区和Ｎ区原来的电中性被破坏。

这样，Ｐ区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子，Ｎ区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。

这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。

在空间电荷集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一很薄的空间电荷区，就是P-N结。

那么P-N 结有什么特点呢，我们来看
如上图，在P区一侧为负电荷，N区为正电荷，于是空间电荷区，便出现了由N到P 的电场。

这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，这便是内电场。

由于内电场的存在，使得P-N结处于动态平衡状态。

当我们给P-N结一个正向电压，便改变了P-N结的动态平衡。

注入的少数载流子（少子）与多数载流子（多子）复合时，便将多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

如果给PN结加反向电压，少数载流子（少子）难以注入，故不发光。

利用注入式电发光原理制作的二极管就是我们常说得发光二极管，即LED。

在LED的两端加上正向电压，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。

调节电流，便可以调节光的强度。

可以通过改变电流可以变色，这样可以通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光。

如下表：
如下图：
LED除了颜色上的区别外，在我们机箱亮化改造中，还常接触到其他两类发光二极管：LD 和UV LED。

LD（Laser Diode）半导体激光二极管，和LED类似，也是一个PN结，也是利用外电源向PN结注入电子来发光的。

半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。

体积小，耦合效率高，响应速度快。

LD，光线比较集中，、质量轻、寿命长、结构简单而坚固，机箱内亚克力灯管多采用。

LD光线效果如下图：
还有一类就是UV LED，UV（Ultraviolet Rays）即紫外光线，从LED原理中我们知道，LED是在半导体P-N结处流过正向电流时，能以高的转换效率辐射出200-1550m范围包括紫外、红外和可见光谱。

紫外线是肉眼看不见的,是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在10到400nm的范围.通常按其性质的不同又细为几下几段：
●真空紫外线（Vacuum UV），波长为10--200nm
●短波紫外线（UV-C），波长为200--290nm
●中波紫外线（UV-B），波长为290--320nm
●长波紫外线（UV-A），波长为320--400nm
●可见光（Visible light），波长为400--760nm
我们常见的机箱装饰产品中用的UV LED，一般使用的是长波UV光，即使UV-A。