LED结构和发光原理简介

2023-10-28 理论教育版权反馈

【摘要】：LED结构如图7-3所示。图7-3 LED的结构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。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色、黄色，最后为绿色。但近年来，随着科技的发展，LED越来越便宜了。

LED（Light Emitting Diode，发光二极管）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。LED结构如图7-3所示。

图7-3 LED的结构

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，光的强弱与电流大小有关。

1.LED光源的特点

1）电压：LED使用低压电源，供电电压为6～24V，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

2）效能：消耗能量是同光效的白炽灯的80%。

3）适用性：其体积很小，每个单元LED小片是3～5mm²的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。(www.chuimin.cn)

4）稳定性：连续工作10万个小时，光衰减为初始光强的50%。

5）响应时间：白炽灯的响应时间为ms级，LED灯的响应时间为ns级。

6）对环境污染：无有害金属汞。

7）颜色：改变电流大小可以变色，发光二极管可方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红、黄、绿、蓝、橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色、黄色，最后为绿色。

8）价格：与白炽灯比较，相同亮度可能需要300～500个LED才能提供，而几个LED的价格就与一只白炽灯的价格相当，因此过去LED的价格比较昂贵。但近年来，随着科技的发展，LED越来越便宜了。

2.LED驱动

由于单只LED管的工作电压低（1.5～2V），个别需达到4V，同时工作电流仅为1～5mA，因此可以用51单片机的I/O端口直接控制。