發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED，是指由含有鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成的一種半導(dǎo)體二極管，可以將電能轉(zhuǎn)化為 光能。

電子和空穴復(fù)合時(shí)可以發(fā)出可見光，因此可以用來(lái)制造發(fā)光二極管。 在電路和儀表中用作指示燈，或用作文字或數(shù)字顯示。 砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。 因化學(xué)性質(zhì)不同，分為有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無(wú)機(jī)發(fā)光二極管LED。

它是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體二極管。 與普通二極管一樣，發(fā)光二極管由PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴?當(dāng)對(duì)發(fā)光二極管施加正向電壓時(shí)，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和從N區(qū)注入到P區(qū)的電子分別與N區(qū)的電子和N區(qū)的空穴相連。 PN 結(jié)附近幾微米內(nèi)的 P 區(qū)。 空穴復(fù)合，導(dǎo)致熒光的自發(fā)發(fā)射。 電子和空穴的能態(tài)在不同的半導(dǎo)體材料中是不同的。 電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放的能量大小不同，釋放的能量越多，發(fā)出的光的波長(zhǎng)就越短。 常用的是發(fā)出紅色、綠色或黃色光的二極管。 LED 的反向擊穿電壓大于 5 伏。 它的正向伏安特性曲線很陡，必須串聯(lián)限流電阻來(lái)控制通過(guò)二極管的電流。 限流電阻R可由下式計(jì)算： R=(E－UF)/IF

其中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的正常工作電流。 發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片。 P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。 在一些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，當(dāng)注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，多余的能量會(huì)以光的形式釋放出來(lái)，從而直接將電能轉(zhuǎn)化為光能。 當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，少數(shù)載流子難以注入，因此不發(fā)光。 這種利用注入電致發(fā)光原理制成的二極管稱為發(fā)光二極管，俗稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端施加正向電壓），當(dāng)電流從LED的陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體發(fā)出從紫外到紅外的不同顏色的光，而 光強(qiáng)與電流有關(guān)。

以下是傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料及其發(fā)出的顏色

白色LED

當(dāng)時(shí)，在日本日亞化學(xué)公司工作的中村修二以寬帶隙半導(dǎo)體材料氮化鎵（GaN）和氮化銦鎵（InGaN）為基礎(chǔ)，發(fā)明了具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的藍(lán)光LED。 類似 LED 的 LED 在 1990 年代后期被廣泛使用。 理論上，藍(lán)光LED與原來(lái)的紅光LED和綠光LED結(jié)合可以產(chǎn)生白光，但這種方式生產(chǎn)的白光LED很少。

目前生產(chǎn)的白光LED大多是在藍(lán)光LED（近紫外光，波長(zhǎng)450nm～470nm）上覆蓋淺黃色熒光粉涂層制成。 這種黃色熒光粉通常是通過(guò)摻雜鈰摻雜的釔鋁石榴石 (Ce3+:YAG) 晶體研磨成粉末并混合在致密的粘合劑中獲得的。 當(dāng)LED芯片發(fā)出藍(lán)光時(shí)，部分藍(lán)光會(huì)被晶體高效轉(zhuǎn)化為以黃光為主的寬光譜（光譜中心約580nm）。 （實(shí)際上單晶 Ce-doped YAG 更像是一種閃爍體，而不是熒光粉。）由于黃色光在肉眼中刺激紅色和綠色受體，因此它與 LED 本身的藍(lán)色光混合，使其看起來(lái) 似白光，其顏色常稱為“月光白”。 這種制造白光LED的方法由NIChia Corporation開發(fā)，自1996年開始用于白光LED的生產(chǎn)。為了調(diào)整偏黃光的顏色，可以使用其他稀土金屬鋱或釓來(lái)代替摻雜的鈰（Ce） Ce3+:YAG中，甚至YAG中的部分或全部鋁都可以被替代。 由于其光譜特性，紅色和綠色物體在這種 LED 照明下看起來(lái)不會(huì)像被廣譜光源照明時(shí)那樣鮮艷。 另外，由于生產(chǎn)條件的差異，這種LED成品的色溫并不均勻，從暖黃色到冷藍(lán)色不等，因此在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)根據(jù)其特性進(jìn)行區(qū)分。

另一種制造白光 LED 的方法有點(diǎn)像熒光燈。 發(fā)出近紫外光的 LED 涂有兩種熒光粉的混合物，一種是發(fā)出紅光和藍(lán)光的銪，另一種發(fā)出綠光。 摻雜硫化鋅 (ZnS) 的銅和鋁。 但由于紫外線會(huì)使膠粘劑中的環(huán)氧樹脂產(chǎn)生裂紋和劣化，因此生產(chǎn)難度較大，使用壽命較短。 與第一種方法相比，效率較低，產(chǎn)生的熱量較多（因?yàn)镾tokesShift較大），但優(yōu)點(diǎn)是光譜特性更好，產(chǎn)生的光更漂亮。 并且由于紫外光LED的功率較高，雖然其效率低于第一種方法，但輸出亮度相近。 制造白光 LED 的最新方法不使用磷光體。 一種新方法是在硒化鋅 (ZnSe) 襯底上生長(zhǎng) ZnSe 外延層。 通電時(shí)，其活性區(qū)會(huì)發(fā)出藍(lán)光，基板會(huì)發(fā)出黃光，混合時(shí)為白光。

極性

      發(fā)光二極管兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)接電源正極。 有些發(fā)光二極管的兩根引線是一樣長(zhǎng)的，只是外殼上有一個(gè)凸起的舌片，靠近舌片的那根引線就是正極。

LED單向?qū)щ?/h3>

LED只能在一個(gè)方向點(diǎn)亮（通電），稱為正向偏置（正向偏置電壓）。 當(dāng)電流流動(dòng)時(shí)，電子和空穴在其中重新結(jié)合，發(fā)出單色光，稱為電致發(fā)光效應(yīng)。 ，光的波長(zhǎng)和顏色與所用半導(dǎo)體材料的種類和摻雜的元素雜質(zhì)有關(guān)。 具有傳統(tǒng)光源無(wú)法比擬的效率高、壽命長(zhǎng)、不易壞、開關(guān)速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 近年來(lái)，白光LED的發(fā)光效率有了顯著提高。 同時(shí)，由于廠商進(jìn)入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，每千流明的采購(gòu)價(jià)格也大幅下降。 盡管越來(lái)越多的人將LED照明用于辦公室、家具、裝飾、招牌甚至路燈，但從技術(shù)上講，LED的光電轉(zhuǎn)換效率（有效照度與用電量的比值）仍低于新型熒光燈。 國(guó)家未來(lái)民用發(fā)展的方向。

特征

與白熾燈泡和霓虹燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的只有幾伏）； 好，可靠性高，壽命長(zhǎng)； 通過(guò)調(diào)制通過(guò)電流的強(qiáng)度，可以很容易地調(diào)制發(fā)光強(qiáng)度。 由于這些特性，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示。 將其管芯做成條狀，用7個(gè)條狀發(fā)光管組成一個(gè)7段半導(dǎo)體數(shù)碼管。 每個(gè)數(shù)碼管可顯示0-9、10位阿拉伯?dāng)?shù)字和A、B、C、D、E、F等字母（必須區(qū)分大小寫）。

范圍

LED光學(xué)參數(shù)的幾個(gè)重要方面是：光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度、光強(qiáng)分布和波長(zhǎng)。

發(fā)光效率和光通量

發(fā)光效率是光通量與電功率的比值，單位一般為lm/W。 發(fā)光效率代表了光源的節(jié)能特性，是衡量現(xiàn)代光源性能的重要指標(biāo)。

發(fā)光強(qiáng)度和光強(qiáng)分布

      LED的發(fā)光強(qiáng)度是其在某一方向發(fā)光強(qiáng)度的標(biāo)志。 由于LED的發(fā)光強(qiáng)度在不同的空間角度變化很大，因此我們研究了LED的發(fā)光強(qiáng)度分布特性。 該參數(shù)具有很大的實(shí)際意義，直接影響到LED顯示器件的最小視角。 例如，對(duì)于體育場(chǎng)館的大型LED彩色顯示屏，如果選用的LED單管分布范圍很窄，那么以較大角度面對(duì)顯示屏的觀眾就會(huì)看到圖像失真。 而交通標(biāo)志燈也需要更廣泛的人群才能識(shí)別。

波長(zhǎng)

對(duì)于LED的光譜特性，我們主要看它的單色性是否好，還要注意紅、黃、藍(lán)、綠、白LED的主色是否純正。 因?yàn)樵诤芏鄨?chǎng)合，比如紅綠燈，對(duì)顏色的要求比較嚴(yán)格。 但觀察到，國(guó)內(nèi)有些LED信號(hào)燈呈青藍(lán)色，紅色呈深紅色。 從這一現(xiàn)象來(lái)看，我們對(duì)LED的光譜特性進(jìn)行專項(xiàng)研究是非常必要和有意義的。

開發(fā)

歷史

發(fā)光二極管（英文：Light-EMItting Diode，簡(jiǎn)稱LED）是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。 這種電子元件早在1962年就出現(xiàn)了，早期只能發(fā)出低光度的紅光。 后來(lái)，開發(fā)了其他單色光版本。 今天，可以發(fā)出的光已經(jīng)涵蓋了可見光、紅外線和紫外線，光度也有了相當(dāng)程度的提高。 的光度。 而用途也從一開始就用作指示燈、顯示面板等； 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已廣泛應(yīng)用于顯示器、電視照明裝飾和照明等領(lǐng)域。

趨勢(shì)

隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，技術(shù)的突破，應(yīng)用的大力推廣，LED的發(fā)光效率也在不斷提高，價(jià)格也在不斷下降。 新型組合管芯的出現(xiàn)，也不斷提高了單個(gè)LED燈管（模組）的功率。 通過(guò)同行的不斷努力研發(fā)，突破新的光學(xué)設(shè)計(jì)，開發(fā)新的燈型，產(chǎn)品單一的局面有望得到進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)。 控制軟件的改進(jìn)也讓LED照明的使用更加方便。 這些漸進(jìn)的變化無(wú)不體現(xiàn)出LED發(fā)光二極管在照明應(yīng)用領(lǐng)域的廣闊前景。

LED被稱為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、長(zhǎng)壽命、低功耗、低熱量、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、易維護(hù)等特點(diǎn) 等，可廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領(lǐng)域。

LED優(yōu)點(diǎn)：電光轉(zhuǎn)換效率高（接近60%，綠色環(huán)保，壽命長(zhǎng)（可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)），工作電壓低（約3V），反復(fù)開關(guān)不損耗，體積小，發(fā)熱少 ，亮度高，經(jīng)久耐用，調(diào)光方便，顏色多樣，光束集中穩(wěn)定，啟動(dòng)不延遲；

LED的缺點(diǎn)：初始成本高，顯色性差，大功率LED效率低，恒流驅(qū)動(dòng)（需要專用驅(qū)動(dòng)電路）。 相比之下，各種傳統(tǒng)照明都存在一定的缺陷。

白熾燈：電光轉(zhuǎn)換效率低（10%左右）、壽命短（1000小時(shí)左右）、發(fā)熱溫度高、顏色單一、色溫低；

熒光燈：電光轉(zhuǎn)換效率低（30%左右），對(duì)環(huán)境有害（含汞等有害元素，約3.5-5mg/支），亮度不可調(diào)（電壓低不能啟動(dòng)發(fā)光），紫外線輻射 ，閃爍現(xiàn)象，啟動(dòng)慢慢，稀土原料價(jià)格上漲（熒光粉從10%占成本的60~70%），反復(fù)開關(guān)影響壽命； 音量很大。

高壓氣體放電燈：耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問(wèn)題，多用于室外照明。

2018年10月13日，中科院院士黃偉和該校王建普教授團(tuán)隊(duì)將鈣鈦礦型發(fā)光二極管（LED）的外量子效率提高到20.7%，提高了近一半 的國(guó)際同行。 該成果近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》正刊上。

現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代，LED技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，不僅發(fā)光效率超越了白熾燈，光強(qiáng)也達(dá)到了燭光級(jí)別，顏色也覆蓋了從紅到藍(lán)的整個(gè)可見光譜。 光源層面的技術(shù)革命催生了各種新的應(yīng)用，如汽車信號(hào)燈、交通信號(hào)燈、戶外全彩大顯示屏、特種光源等。

發(fā)光二極管應(yīng)用：

隨著發(fā)光二極管高亮度化、多色化的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。 從下光通量指示燈到顯示屏，從戶外顯示屏到中光通量電源信號(hào)燈和特殊照明的白光源，最后發(fā)展到右上角的高光通量普通照明光源 . 2000年是時(shí)間的分界線。 2000年解決了所有顏色信號(hào)顯示問(wèn)題和照明問(wèn)題，開始了中低光通量的特殊照明應(yīng)用，而作為普通照明的高光通量白光照明應(yīng)用似乎還需要一段時(shí)間，而且它 只能通過(guò)進(jìn)一步提高光通量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)然，這也是一個(gè)過(guò)程，會(huì)隨著亮度的提高和價(jià)格的降低而逐漸實(shí)現(xiàn)。

1、LED顯示屏

從20世紀(jì)80年代中期開始，出現(xiàn)了單色和多色顯示屏，最初是文字屏或動(dòng)畫屏。 20世紀(jì)90年代初，計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展使LED顯示屏的視頻技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。 電視畫面直接顯示在屏幕上。 尤其是20世紀(jì)90年代中期，藍(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產(chǎn)，極大地拓展了戶外屏的應(yīng)用，面積從100到300平方米不等。 目前，LED顯示屏在體育場(chǎng)館、廣場(chǎng)、會(huì)場(chǎng)，甚至街道、商場(chǎng)等場(chǎng)所都得到了廣泛的應(yīng)用。 美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)的納斯達(dá)克全彩屏最為著名。 屏幕面積為 120 英尺 x 90 英尺，相當(dāng)于 1005 米。 它由綠色和紅色 LED 組成。 此外，在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面也占有較大比重，近來(lái)在高速公路、高架路信息屏方面也有較大發(fā)展。 發(fā)光二極管在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)形成規(guī)模，形成了一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，可以期待一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的增長(zhǎng)。

2、紅綠燈

航標(biāo)燈多年來(lái)一直采用LED作為光源，目前的工作是對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和完善。 近年來(lái)，道路交通信號(hào)燈取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展日新月異，應(yīng)用發(fā)展迅速。 中國(guó)目前每年約有40,000套訂單。 在加利福尼亞州，美國(guó)去年一年內(nèi)將5萬(wàn)套傳統(tǒng)光源信號(hào)燈更換為L(zhǎng)ED交通信號(hào)燈。 從使用效果看，長(zhǎng)壽命、省電、免維護(hù)等效果明顯。 目前LED發(fā)光的峰值波長(zhǎng)為紅色630nm、黃色590nm、綠色505nm。 需要注意的是，驅(qū)動(dòng)電流不宜過(guò)大，否則夏日陽(yáng)光下的高溫條件會(huì)影響LED的壽命。

最近，在機(jī)場(chǎng)用作航標(biāo)燈、泛光燈、全向燈的LED機(jī)場(chǎng)專用信號(hào)燈也成功投入使用，效果非常好。 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已獲批兩項(xiàng)專利。 它具有良好的可靠性。 ，省電，免維護(hù)，可推廣應(yīng)用到各個(gè)機(jī)場(chǎng)，取代使用了幾十年的老式信號(hào)燈，不僅亮度高，而且由于LED光色純度好，特別亮 并且易于識(shí)別信號(hào)。

由于鐵路使用的信號(hào)燈種類繁多，所需要的光強(qiáng)和視角也各不相同。 目前，它們正在集中開發(fā)中。 預(yù)計(jì)它們將陸續(xù)研制成功并投入使用。 從數(shù)量上看，也是一個(gè)相當(dāng)大的市場(chǎng)。

3、車燈

超高亮LED可制成汽車的剎車燈、尾燈和方向燈，也可用于儀表照明和室內(nèi)照明。 與白熾燈相比，在抗震、省電、壽命長(zhǎng)等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。 它用作剎車燈，其響應(yīng)時(shí)間為60ns，遠(yuǎn)低于白熾燈的140ms。 在典型的高速公路上行駛會(huì)增加 4-6 米的安全距離。

4、液晶背光

LED作為液晶顯示器的背光源，不僅可以用作綠色、紅色、藍(lán)色、白色，還可以用作變色背光源。 許多產(chǎn)品已進(jìn)入生產(chǎn)和應(yīng)用階段。 最近，LED 被用于制造手機(jī) LCD 屏幕的背光源。 ，提高了產(chǎn)品的檔次，效果非常好。 由8顆藍(lán)色、24顆綠色和32顆紅色Luxeon LED組成的15in（1in≈2.5cm）液晶屏背光可達(dá)120W、2500lm，亮度18000nits（nits，cd/m2）。 22液晶屏的背光源也做出來(lái)了，厚度只有6mm，不僅混色效果好，顯色指數(shù)也達(dá)到了80以上。雖然大尺寸背光源在 目前處于發(fā)展階段，潛力巨大。

5、燈光

由于發(fā)光二極管亮度提高，價(jià)格下降，加上壽命長(zhǎng)，省電，驅(qū)動(dòng)和控制比霓虹燈簡(jiǎn)單，不僅可以閃光，還可以變色，所以單色， 采用超高亮度LED制成的多色均勻LED燈 變色發(fā)光柱與各種其他形狀的發(fā)光體相匹配，裝飾高樓、橋梁、街道、廣場(chǎng)等景觀工程。 光柱高達(dá)萬(wàn)余米，彩光萬(wàn)道。 目前正在逐步推廣，估計(jì)會(huì)逐漸擴(kuò)大，形成一個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)業(yè)。

6、光源

用作照明光源的LED光源應(yīng)為白光。 白光LED光源的分類如表3所示。目前，作為軍用白光LED照明燈具，部分品種已投入量產(chǎn)。 由于LED光源沒(méi)有紅外線輻射，易于隱蔽，而且還具有抗震動(dòng)、適用于電池供電、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，在特種照明方面將有很大的發(fā)展 來(lái)源。 用作民間的草坪燈、地埋燈已大量生產(chǎn)，也用作顯微鏡。 野外照明、手電筒、外科醫(yī)生頭燈、博物館或藝術(shù)展覽照明以及閱讀臺(tái)燈。 隨著光通量的提高和價(jià)格的下降，應(yīng)用將逐步擴(kuò)大，完成從特殊照明到普通照明的過(guò)渡。 預(yù)計(jì)2005-2010年會(huì)進(jìn)入通用照明領(lǐng)域

分類

發(fā)光二極管還可以分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃光發(fā)光二極管、電壓- 可控發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管、負(fù)阻發(fā)光二極管。

LED的控制方式有恒流和恒壓兩種，調(diào)光方式有很多種，比如模擬調(diào)光和PWM調(diào)光。 大多數(shù)LED采用恒流控制，可以使LED電流保持穩(wěn)定，不易受到影響。 VF的改變可以延長(zhǎng)LED燈的使用壽命。

普通單色發(fā)光二極管

普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可采用各種直流、交流、脈沖等驅(qū)動(dòng)方式 電源點(diǎn)亮。 它是一種電流控制的半導(dǎo)體器件，需要串聯(lián)一個(gè)合適的限流電阻。

普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與光的波長(zhǎng)有關(guān)，而光的波長(zhǎng)又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。 紅色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為630-650nm，橙色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為610-630nm左右，波長(zhǎng) 黃色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般在585nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般在555~570nm。 國(guó)內(nèi)常用的普通單色發(fā)光二極管有BT（廠標(biāo)）系列、FG（部標(biāo)）系列和2EF系列，見表4-26、表4-27和表4-28。

常用的進(jìn)口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列。

高亮度單色發(fā)光二極管

高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光強(qiáng)度也不同。

通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷化鋁鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷化銦鎵（GaAsInP）等材料，磷化鎵 (GaP)用于普通的單色發(fā)光二極管。 ) 或磷化砷化鎵 (GaAsP) 等材料。

常用高亮度紅色發(fā)光二極管的主要參數(shù)如表4-29所示，常用超高亮度單色發(fā)光二極管的主要參數(shù)如表4-30所示。

變色 LED

變色發(fā)光二極管是可以改變發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。 變色發(fā)光二極管可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（紅、藍(lán)、綠、白四色）發(fā)光二極管。

變色發(fā)光二極管按管腳數(shù)可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。

常用的二基色LED有2EF系列和TB系列，常用的三基色LED有2EF302、2EF312、2EF322等型號(hào)。

閃爍發(fā)光二極管

閃爍發(fā)光二極管（BTS）是由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的一種特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示和欠壓、過(guò)壓指示。

閃光發(fā)光二極管在使用時(shí)，無(wú)需外接其他元器件，只要在其引腳兩端施加合適的直流工作電壓（5V），即可閃光發(fā)光。

壓控發(fā)光二極管

普通發(fā)光二極管是電流控制器件，使用時(shí)需要串接適當(dāng)阻值的限流電阻。 壓控發(fā)光二極管（BTV）是由發(fā)光二極管和限流電阻集成而成，使用時(shí)可直接接在電源兩端。 制作普通的紅色發(fā)光二極管

電壓可工作在3伏-10伏，如YX503URC、YX304URC、YX503BRC電壓型LED發(fā)光二極管，為工程技術(shù)開發(fā)人員提供更多選擇。

紅外發(fā)光二極管

紅外發(fā)光二極管，又稱紅外發(fā)光二極管，是一種能將電能直接轉(zhuǎn)化為紅外光（不可見光）并輻射出去的發(fā)光器件。 主要用于各種光控和遙控發(fā)射電路。

紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和原理與普通發(fā)光二極管相似，只是所用的半導(dǎo)體材料不同。 紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷化鋁鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色或黑色樹脂封裝。

常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列。

電池指示燈

iViTi On，內(nèi)置電池，可持續(xù)發(fā)光長(zhǎng)達(dá) 3 小時(shí)。 通電后，電池充電，燈泡正常發(fā)光。 在停電的情況下，燈泡會(huì)自動(dòng)切換到電池模式。

測(cè)量

一般檢查

普通發(fā)光二極管檢測(cè)

(1)用萬(wàn)用表檢查。 用×10kΩ擋的指針萬(wàn)用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。 通常，二極管的正向電阻為幾十到200kΩ，反向電阻為∝。 如果正向電阻值為0或∞，反向電阻值較小或?yàn)?，則容易損壞。 這種檢測(cè)方法實(shí)際上看不到發(fā)光管的發(fā)光情況，因?yàn)椤?0kΩ塊不能給LED提供大的正向電流。

如果你有兩個(gè)指針萬(wàn)用表（最好是同一型號(hào)），可以更好地檢查發(fā)光二極管。 將一根電線從其中一個(gè)萬(wàn)用表的“+”極連接到另一個(gè)萬(wàn)用表的“-”極。 其余“-”筆接被測(cè)發(fā)光管正極（P區(qū)），其余“+”筆接被測(cè)發(fā)光管負(fù)極（N區(qū)）。 兩個(gè)萬(wàn)用表都設(shè)置為 ×10kΩ 擋。 一般情況下，連接后即可正常發(fā)光。 如果亮度很低甚至不發(fā)光，可將兩只萬(wàn)用表都撥到×1mΩ； 如果仍然很暗甚至不發(fā)光，則說(shuō)明發(fā)光二極管性能不良或損壞。 需要注意的是，測(cè)量開始時(shí)兩只萬(wàn)用表不能放在×1mΩ處，以免電流過(guò)大損壞發(fā)光二極管。

(2) 外部電源測(cè)量。 用3V穩(wěn)壓電源或串聯(lián)的兩節(jié)干電池和萬(wàn)用表（指針式或數(shù)字式均可）可以更準(zhǔn)確地測(cè)量發(fā)光二極管的光學(xué)和電氣特性。 為此，可按圖10所示連接電路，若測(cè)得VF在1.4～3V之間，且燈的亮度正常，則說(shuō)明燈正常。 如果測(cè)得VF=0或VF≈3V不亮，說(shuō)明發(fā)光管壞了。

紅外發(fā)光二極管檢測(cè)

由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出1-3μm的紅外光，肉眼是看不到的。 通常，單個(gè)紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率只有幾毫瓦，不同類型的紅外發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度的角分布也不同。 紅外LED的正向壓降一般為1.3～2.5V。 由于其發(fā)出的紅外光是人眼不可見的，因此采用上述可見光LED的檢測(cè)方法只能判斷其PN結(jié)的正反向電特性是否正常，而不能判斷其發(fā)光是否正常 或不。 為此，最好準(zhǔn)備一個(gè)光敏器件（如2CR、2DR硅光電池）作為接收器。 用萬(wàn)用表測(cè)量電池兩端電壓的變化。 判斷紅外LED在加上適當(dāng)?shù)恼螂娏骱笫欠癜l(fā)出紅外光。

亮度

在光具座上安裝調(diào)試光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈、LED和裝有V(λ)濾光片的硅光電二極管，特別要嚴(yán)格調(diào)整燈絲位置、LED發(fā)光部分位置和受光面位置。

先用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈標(biāo)定硅光電二極管，C=E/S

其中 Rs=Is/Ds

Ds是標(biāo)準(zhǔn)燈到接收器的距離，Is是標(biāo)準(zhǔn)燈的光強(qiáng)，Rs是標(biāo)準(zhǔn)燈的響應(yīng)。

Et=C R t 其中E t為被測(cè)LED的照度，R t為被測(cè)LED的響應(yīng)，則LED的光強(qiáng)I t為： I t=E t Dt

其中 Dt 是 LED 和接收表面之間的距離。

對(duì)于LED，其發(fā)光面呈圓頂狀，配光非常特殊，因此在不同的測(cè)量距離下，光強(qiáng)值會(huì)發(fā)生變化，偏離了距離的平方反比定律，即使 測(cè)量距離是固定的，但由于受光傳感器接收面積的不同，光強(qiáng)值也會(huì)發(fā)生變化。 因此，為了提高測(cè)量精度，最好相對(duì)固定測(cè)量距離和接收區(qū)域的大小。 例如GIE推薦的測(cè)量距離為316mm，接收區(qū)域固定為10×10mm。 在相同的測(cè)量距離下，LED的旋轉(zhuǎn)角度不同，其發(fā)光強(qiáng)度也會(huì)隨之變化。 因此，為了獲得最佳值，最好讀取最大讀數(shù)R t。

光通量

光通量測(cè)量是在安裝有 LED 的測(cè)角光度計(jì)的轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行的。 轉(zhuǎn)盤在其水平面上繞垂直軸旋轉(zhuǎn)±90度，LED在垂直面上繞光度軸旋轉(zhuǎn)360度。 通過(guò)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)水平面和垂直面旋轉(zhuǎn)角度的控制。 轉(zhuǎn)盤在導(dǎo)軌上自由移動(dòng)。 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)燈時(shí)，轉(zhuǎn)盤應(yīng)離開導(dǎo)軌。

測(cè)量時(shí)，大轉(zhuǎn)盤在水平面上繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，步距角0.9°，正向90°，反向90°。 LED 本身也在旋轉(zhuǎn)。 在每個(gè)水平角度，在垂直平面上每 18° 收集一次信號(hào)。 旋轉(zhuǎn)360°后，共采集20個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)以下公式計(jì)算總光通量。

如果大盤旋轉(zhuǎn)0°到90°，小盤就可以旋轉(zhuǎn)0°到360°。 但是大盤旋轉(zhuǎn)0°～90°時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)LED安裝不均勻（不對(duì)稱）造成的誤差，所以最好的解決辦法是大盤旋轉(zhuǎn)-90°～0°～90°，小盤旋轉(zhuǎn) 仍然旋轉(zhuǎn)0°～360°，取0°到90°和-90°到0°兩個(gè)范圍內(nèi)絕對(duì)值相等的角度的照度值的平均值，取平均值作為0°以內(nèi)的值 ° 到 90°。

LED總光通量測(cè)量的第二種方法是積分法。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但測(cè)量精度不高。 LED總光通量的計(jì)算方法如下，先計(jì)算距離積分球入射窗1距離處標(biāo)準(zhǔn)燈（光強(qiáng)值Is）進(jìn)入積分球的光通量Φs (入射窗面積A)，Φs=I s · A /I 2

讀出接收器上的光電流信號(hào)i s，然后將LED放在窗口上，讀出對(duì)應(yīng)的接收器光電流信號(hào)it，則LED的總光通量Φ為：Φt=It/IsΦs·K 其中K為色彩校正系數(shù)。

性能要求

1、可靠性高尤其像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源，安裝在高空，維護(hù)不便，成本高。

2、高效LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電源的效率必須要高。 對(duì)于燈內(nèi)安裝電源的結(jié)構(gòu)尤為重要。 由于LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而降低，因此LED的散熱非常重要。 電源的效率高，其功耗小，燈內(nèi)產(chǎn)生的熱量小，也降低了燈的溫升。 有利于延緩LED的光衰。

3、高功率因數(shù)功率因數(shù)是電網(wǎng)對(duì)負(fù)載的要求。 一般70瓦以下的電器沒(méi)有強(qiáng)制指標(biāo)。 雖然功率小的單個(gè)電器功率因數(shù)低對(duì)電網(wǎng)影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈的時(shí)候，類似負(fù)荷的集中會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染。 對(duì)于30W~40W的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)在不久的將來(lái)，可能會(huì)對(duì)功率因數(shù)有一定的指標(biāo)要求。

4、常見的驅(qū)動(dòng)方式有兩種：一種是一個(gè)恒壓源多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每個(gè)LED供電。 這樣組合靈活，一個(gè)LED失效不會(huì)影響其他LED的工作，但成本會(huì)略高。 另一種是直接恒流電源，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。 它的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，但靈活性較差，需要解決某個(gè)LED故障不影響其他LED工作的問(wèn)題。 這兩種形式并存了一段時(shí)間。 多路恒流輸出供電方式在成本和性能上會(huì)更好。 也許會(huì)是未來(lái)的主流方向。

5、浪涌保護(hù) LED抗浪涌的能力比較差，尤其是抗反向電壓的能力。 加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。 有些LED燈是安裝在室外的，比如LED路燈。 由于電網(wǎng)負(fù)載的搖擺和雷擊的感應(yīng)，各種浪涌會(huì)從電網(wǎng)系統(tǒng)侵入，有些浪涌會(huì)對(duì)LED造成損壞。 因此，LED驅(qū)動(dòng)電源必須具備抑制浪涌侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。

6、保護(hù)功能除了電源常規(guī)的保護(hù)功能外，恒流輸出最好加上LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過(guò)高。

7、防護(hù)方面，燈具安裝在外，供電結(jié)構(gòu)要防水防潮，外殼要耐光。

8、驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相匹配。

9、必須符合安規(guī)及電磁兼容要求。

應(yīng)用

從1960年代LED問(wèn)世到80年代這10年間，LED只有紅、黃、綠三色，發(fā)光效率很低（只有1lm/W左右），亮度比較低， 而且價(jià)格很高。 只需將其用作電子產(chǎn)品的指示燈即可。 從LED的發(fā)展和應(yīng)用歷史來(lái)看，這一時(shí)期是LED的指示應(yīng)用階段。

1、交流電源燈

只要電路接上220V/50Hz的交流電源線，LED就會(huì)點(diǎn)亮，表示電源接通。 限流電阻R的阻值為220V/IF。

2、交流開關(guān)指示燈

該電路采用LED作為白熾燈的開關(guān)指示燈。 當(dāng)開關(guān)斷開，燈泡熄滅時(shí)，電流通過(guò)R、LED、燈泡EL形成回路，LED點(diǎn)亮，方便人們?cè)诤诎抵姓业介_關(guān)。 這時(shí)回路中的電流很小，燈泡不會(huì)亮。 當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，燈泡點(diǎn)亮，LED 熄滅。

3、交流電源插座燈

使用雙色（共陰極）LED 作為交流電源插座指示燈的電路。 插座供電由開關(guān)S控制，紅色LED燈亮?xí)r，插座無(wú)電； 當(dāng)綠色 LED 亮起時(shí)，插座有電。

4、保險(xiǎn)絲座指示燈

LED用作工廠設(shè)備配電箱保險(xiǎn)絲座指示燈的電路。 當(dāng)保險(xiǎn)絲完好時(shí)，LED 熄滅； 當(dāng)保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)，LED 會(huì)點(diǎn)亮，提示用戶更換哪根保險(xiǎn)絲。 這對(duì)于肉眼無(wú)法觀察到的瓷芯保險(xiǎn)絲來(lái)說(shuō)非常方便。

5、LED廣告招牌燈

6、LED單色或彩色顯示

一般單色顯示器用于顯示單行漢字，彩色顯示器用于戶外大屏幕電視。

7、LED路燈

8、LED汽車信號(hào)燈和LED電動(dòng)車燈

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