发光二极管基本原理知识

发布 2019-05-21 00:59:00 阅读 1695

发光二极管。

名词定义。发光二极管

light-emitting diode;led;light emitting diode

注入一定的电流后,电子与空穴不断流过pn结或与之类似的结构面,并进行自发复合产生辐射光的二极管半导体器件。

测绘学(一级学科);测绘仪器(二级学科)

在半导体p-n结或与其类似结构上通以正向电流时,能发射可见或非可见辐射的半导体发光器件。

机械工程(一级学科);仪器仪表元件(二级学科);显示器件(**学科)

发光二极管简称为led。由镓(ga)与砷(as)、磷(p)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。

目录。简介

公式 物理特性

发光原理 分类

1. 普通单色发光二极管

2. 高亮度单色发光二极管

3. 变色发光二极管

4. 闪烁发光二极管

5. 电压控制型发光二极管

6. 红外发光二极管。

蓝光与白光led

led光源的特点

1. 电压

2. 效能

3. 适用性

4. 稳定性

5. 响应时间

6. 对环境污染

7. 颜色

8. **。

led光参数介绍

1. 发光效率和光通量

2. 发光强度和光强分布

3. 波长。

led光度测量原理

1. 光强度的测量方法

2. 光通量的测量方法

3. led的光谱功率分布测量方法。

简介。公式。

物理特性。发光原理。

分类 1. 普通单色发光二极管

2. 高亮度单色发光二极管

3. 变色发光二极管

4. 闪烁发光二极管

5. 电压控制型发光二极管

6. 红外发光二极管。

蓝光与白光led

led光源的特点

1. 电压

2. 效能

3. 适用性

4. 稳定性

5. 响应时间

6. 对环境污染

7. 颜色

8. **。

led光参数介绍

1. 发光效率和光通量

2. 发光强度和光强分布

3. 波长。

led光度测量原理

1. 光强度的测量方法

2. 光通量的测量方法

3. led的光谱功率分布测量方法。

展开。发光二极管。

简介。发光二极管。

发光二极管。

它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为led。发光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成,也具有单向导电性。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pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

发光二极管。

发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻r可用下式计算:

公式。r=(e-uf)/if

式中e为电源电压,uf为led的正向压降,if为led的一般工作电流

物理特性。式中e为电源电压,uf为led的正向压降,if为led的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应按电源正极。

有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极。

与小白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是: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。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。

把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9十个数目字。

发光原理。50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于2023年。led是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,

发光二极管。

它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以led的抗震性能好。

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pn结。在某些半导体材料的pn结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把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。pn结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称led。 当它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。

分类。发光二极管还可分为普通单色发光二极管、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、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

普通单色发光二极管。

普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。

普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。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630~650 nm ,橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右,黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右,绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。

发光二极管。

常用的国产普通单色发光二极管有bt(厂标型号)系列、fg(部标型号)系列和2ef系列,见表4-26、表4-27和表4-28。

常用的进口普通单色发光二极管有slr系列和slc系列等。

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使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。

通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓(gaalas)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(gaasinp)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(gap)或磷砷化镓(gaasp)等材料。

常用的高亮度红色发光二极管的主要参数见表4-29,常用的超高亮度单色发光二极管的主要参数见表4-30。

变色发光二极管。

变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。

变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和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2efefef322等型号。

闪烁发光二极管。

闪烁发光二极管(bts)是一种由cmos集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。

闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压(5v)即可闪烁发光。

电压控制型发光二极管。

普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(btv)是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端。

红外发光二极管。

红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不可见光)并能辐射出去的发光器件,主要应用于各种光控及遥控发射电路中。

红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近,只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓(gaas)、砷铝化镓(gaalas)等材料,采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。

常用的红外发光二极管有sir系列、sim系列、plt系列、gl系列、hir系列和hg系列等

蓝光与白光led

用gan形成的蓝光led2023年,当时在日本nichiacorporation(日亚化工)工作的中村修二(shujinakamura)发明了基于宽禁带半导体材料氮化稼(gan)和铟氮化稼(ingan)的具有商业应用价值的蓝光led,这类led在1990 年代后期得到广泛应用。理论上蓝光led结合原有的红光led和绿光led可产生白光,但现在的白光led却很少是这样造出来的。

现时生产的白光led大部分是通过在蓝光led(near-uv,波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的,这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的yttriumalum

发光二极管。

inumgarnet(ce3+:yag)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当led芯片发出蓝光,部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽(光谱中心约为580nm)的主要为黄色的光。

(实际上单晶的掺ce的yag被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体,再混合led本身的蓝光,使它看起来就像白色光,而其的色泽常被称作“月光的白色”。。若要调校淡黄色光的颜色,可用其它稀土金属铽或钆取代ce3+:

yag中掺入的铈(ce),甚至可以以取代yag中的部份或全部铝的方式做到。而基于其光谱的特性,红色和绿色的对象在这种led照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。

另外由于生产条件的变异,这种led的成品的色温并不统一,从暖黄色的到冷的蓝色都有,所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。

另一个制作的白光led的方法则有点像日光灯,发出近紫外光的led会被涂上两种磷光体的混合物,一种是发红光和蓝光的铕,另一种是发绿光的,掺杂了硫化锌(zns)的铜和铝。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质,所以生产难度较高,而寿命亦较短。与第一种方法比较,它效率较低而产生较多热(因为stokesshift前者较大),但好处是光谱的特性较佳,产生的光比较好看。

而由于紫外光的led功率较高,所以其效率虽比较第一种方法低,出来的亮度却相若。

最新一种制造白光led的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(znse)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光,混合起来便是白色光。

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