发光二极管讲解.docx

发光二极管科技名词定义中文名称：发光二极管英文名称： light-emitting diode;LED;light emitting diode定义1：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应用学科： 测绘学（一级学科）；测绘仪器（二级学科）定义2：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 器件应用学科： 机械工程（一级学科）；仪器仪表元件（二级学科）；显示器件（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片发光二极管简称为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 分类普通单色发光二极管 高亮度单色发光二极管 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 蓝光与白光LEDLED 光源的特点电压效能适用性 稳定性 响应时间 对环境污染 颜色 价格LED 光参数介绍 发光效率和光通量 发光强度和光强分布 波长 发光二极管的检测 普通发光二极管的检测 红外发光二极管的检测 LED 光度测量原理 光强度的测量方法 光通量的测量方法 LED 的光谱功率分布测量方法 简介 公式 物理特性 发光原理 分类普通单色发光二极管 高亮度单色发光二极管 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 蓝光与白光 LED LED 光源的特点 电压 效能 适用性 稳定性 响应时间 对环境污染 颜色 价格LED 光参数介绍 发光效率和光通量 发光强度和光强分布 波长 发光二极管的检测 普通发光二极管的检测 红外发光二极管的检测 LED 光度测量原理 光强度的测量方法 光通量的测量方法 LED 的光谱功率分布测量方法 展开Q编辑本段简介发光二极管 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：编辑本段公式R= （E－UF ）/IF式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流阳4辺1 哉亢二担特时发光二极管编辑本段物理特性式中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发光二极管 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0一9十个数目字 编辑本段发光原理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I960年LED是英文light emitting diO发光二极管)的缩写，址4桃萤的枸迪因LiU -a.-fl凉丸瞅的刚收衿fs+14f -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 o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。

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(AlGalnP )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（A1203）用作衬底）蓝色 zincselenide（ZnS蓝色钻石（0紫外线氮化铝（AlN）,aluminiumgalliumni tride（AlG波长为远至近的紫外线 编辑本段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、超高亮度发光发光二极管 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□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 2EF302 、 2EF312 、2EF322 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 系列等编辑本段蓝光与白光 LED用GaN形成的蓝光LED1993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镓（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 —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Ytt riumAlum发光二极管inumGarnet（Ce3+:%G）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”这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporati所开发并从1996 年开始用在生产白光 LED 上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StokesShif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 编辑本段 LED 光源的特点电压LED 使用低压电源，供电电压在 6-24V 之间，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效能消耗能量较同光效的白炽灯减少80%适用性很小，每个单元led小片是3-5mm。