什么是发光二极管?gydF4y2Ba
早期的LED技术使用的是磷化砷化镓(GaAsP)、磷化镓(GaP)和铝砷化镓(AlGaAs)。当低压直流电作用于适当掺杂的含有p-n结的晶体时，led通过电致发光现象产生可见辐射，如下图所示。gydF4y2Ba
掺杂通常是用元素周期表第三列和第五列的元素进行的。当正向偏置电流时，IgydF4y2BaFgydF4y2Ba，激发p-n结，它发出由有源区能隙E确定的波长的光gydF4y2BaggydF4y2Ba．gydF4y2Ba
发光二极管(LED)是如何工作的?gydF4y2Ba
当正向偏置电流IgydF4y2BaFgydF4y2Ba是通过p-n结施加的gydF4y2Ba二极管gydF4y2Ba，少数载流子电子注入到p区，相应的少数载流子电子注入到n区。光子发射是由于p区电子-空穴复合而产生的。gydF4y2Ba
电子的能量跃迁越过能隙，称为辐射重组，产生光子(即光)，而分流的能量跃迁，称为非辐射重组，产生声子(即热)。典型的AlInGaP和InGaN led在不同峰值波长下的发光效果如下表所示。gydF4y2Ba
这种功效取决于在结处产生的光能，以及当光试图通过晶体逃逸时，由于重新吸收而产生的损耗。大多数半导体的高折射率导致光从表面反射回晶体，并在最终出射前高度衰减。以这种最终可测量的可见能量表达的功效称为外部功效。gydF4y2Ba
在1923年，人们在自然发生的结点上观察到电致发光的现象，但由于它在将电能转化为光的发光效率低，在当时是不现实的。但是，今天的功效已经大大提高，led不仅用于信号、指示器、标识和显示器，而且还用于室内照明和道路照明应用。gydF4y2Ba
LED的颜色gydF4y2Ba
LED器件的颜色是用发光的主要波长λd(以nm为单位)表示的。AlInGaP led可以产生红色(626至630 nm)、红橙色(615至621 nm)、橙色(605 nm)和琥珀色(590至592 nm)。InGaN led产生绿色(525 nm)、蓝绿色(498至505 nm)和蓝色(470 nm)。AlInGaP LED的颜色和正向电压取决于LED p-n结的温度。gydF4y2Ba
随着LED p-n结温度的升高，发光强度降低，主导波长向长波方向移动，正向电压下降。从−20°C到80°C, InGaN led的发光强度随环境温度的变化很小(约10%)。然而，InGaN LED的主导波长会随着LED驱动电流的变化而变化;随着LED驱动电流的增加，主导波长向更短的波长移动。gydF4y2Ba
如果你想在电子项目中使用彩色led，那么gydF4y2Ba最好的Arduino入门套件gydF4y2Ba包括各种颜色的led。gydF4y2Ba
调光gydF4y2Ba
通过降低驱动电流，led可以调暗至其额定光输出的10%。led通常使用脉宽调制技术调暗。gydF4y2Ba
可靠性gydF4y2Ba
对于LED来说，额定最大结温(TJMAX)是最关键的参数。温度超过这个值通常会导致塑料封装LED器件的损坏。平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures, MTBF)用来计算LED的平均寿命。MTBF是通过在55°C的环境温度下以额定电流运行一定量的LED设备，并记录半数设备失效时的情况来确定的。gydF4y2Ba
白色发光二极管gydF4y2Ba
目前制造白色LED的方法有两种:第一种方法是将红色、绿色和蓝色LED芯片组合在同一封装中产生白光;第二种方法使用磷光。封装在LED芯片周围环氧树脂中的荧光粉中的荧光被来自InGaN LED设备的短波长能量激活。gydF4y2Ba
光视效能gydF4y2Ba
LED的发光效率定义为每消耗单位电能(W)所发出的光通量(lm)。蓝色LED的额定内部效率约为75 lm/W;红色led，约155 lm/W;琥珀色led, 500 lm/W。考虑到内部再吸收的损耗，琥珀色和绿色led的发光效率约为20至25 lm/W。这种功效的定义被称为外部功效，类似于通常用于其他光源类型的功效的定义。gydF4y2Ba
