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LED发光二极管原理（图文）半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P 区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
uvled灯珠参数
UV-LED灯珠是指应用了紫外线-可见光波段范围的光电半导体材料，能够将电能转化为光能并辐射出去的LED器件。
UV-LED灯珠的参数包括以下几个方面：
1.峰值波长：单位通常是纳米（nm），其定义是UV-LED灯珠辐射功率最大
时的波长。
2.辐射通量：又称辐射功率，指单位时间内通过某一截面的辐射能，单位为
瓦（W），即1W=J/s（焦耳每秒）。
3.发光角度：半值角θ1/2和视角，θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的
方向与发光轴向（法向）的夹角。
半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
4.颜色：UV-LED灯珠的颜色因其材料的不同而有所不同，主要分为蓝色、
绿色、白色和其他颜色。
5.工作电压：UV-LED灯珠的工作电压通常在3-36V之间，具体电压值取决
于灯珠的型号和规格。
6.工作电流：UV-LED灯珠的工作电流通常在几十毫安到几百毫安之间，具
体电流值取决于灯珠的型号和规格。
7.驱动方式：UV-LED灯珠的驱动方式有多种，包括恒流驱动和脉冲宽度调
制（PWM）驱动等。
8.可靠性：UV-LED灯珠的可靠性包括其寿命、稳定性和可靠性等参数，这
些参数对于实际应用至关重要。
9.其他参数：UV-LED灯珠的其他参数可能还包括其封装形式、温度范围、
光学特性等。
需要注意的是，这些参数是UV-LED灯珠的重要性能指标，在实际应用中需要根据具体需求选择合适的参数规格。
同时，还需要注意UV-LED灯珠的使用环境和安全注意事项，以避免对人员和设备造成损害。
常用材料简介背光：1．背光的类型背光大的类型有：LED背光，EL（电致发光片）背光，CCFL（冷阴极荧光管）背光等。
目前使用的大部分是LED背光，少部分EL背光和CCFL背光。
LED背光按LED位置的不同又可分为：LED侧背光，LED底背光等2．LED的光电特性：背光的设计图纸不但要有背光形状、尺寸、材料外,还要有LED电路、正向电压、电流、波长、亮度等参数，用来指导、规定背光厂制造合符要求的背光。
2．1 LED极限参数：最大正向电流Ifm：允许流过LED的最大正向电流，超过此值会损坏二极管。
最大反向电压Vrm：所允许加的最大反向电压，超过此值，LED可能被击穿损坏。
工作环境温度Topm：LED正常工作的环境温度范围，低于或高于此温度范围，LED的效率会降低。
2．2 LED电参数：正向工作电流If: 指LED正常发光时的正向电流值。
正向工作电压Vf：在给定的正向工作电流（一般If=20mA）下测得的。
当外界温度上升时，Vf将下降。
峰值波长：某一LED所发之光并非单一波长，该LED所发之光中，某一波长的光强最大，该波长为峰值波长。
光谱半宽度Δλ: 它表示发光管的光谱纯度，是指1/2峰值光强所对应两波长之间隔。
发光强度：是指法线方向上的发光强度。
若在该方向上幅射强度为（1/683）W/sr时，则为发光 1坎德拉(cd)。
半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度一半的方向与发光轴向的夹角。
半值角的2倍为视角；半值角在5～20度的LED，称高指向性LED。
半值角在20～45度的LED，称标准型LED。
半值角在45～90度的LED，称散射型LED；通常，我们用标准型LED。
2．3常用的LED光电参数：2．4背光抗静电参数:一般地高亮度灯的背光抗静电能力差，低高亮度灯的背光抗静电能力相对较强。
蓝色，绿色，白色抗静电参数：接触放电100~150V黄绿色，红色，橙色，抗静电参数：接触放电2000V左右在背光行业，对于背光抗静电能达到2000V以上，基本上认为背光符合抗静电要求。
二极管参数普通发光二极管的正向饱和压降为１．６Ｖ～２．１Ｖ,正向工作电流为５～２０ｍＡLED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义(1)正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。
在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
(2)正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。
一般是在IF=20mA时测得的。
发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。
在外界温度升高时，VF将下降。
(3)V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。
当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。
由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。
正向的发光管反向漏电流IR<10μA 以下。
LED的分类1．按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。
另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。
散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2．按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。
圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm 及φ20mm等。
国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。
发光强度的名词解释自然界中存在着许多种类的光源，而这些光源所散发出的光线的强度，就是我们常说的发光强度。
发光强度通常用国际标准单位坎德拉（cd）来表示。
那么什么是发光强度？发光强度又有哪些特点和应用呢？让我们一起来探索吧。
发光强度是指光源单位立体角内辐射光通量的密度，即单位立体角内发出的光线的强度。
简单来说，光源发出的光线越亮，其发光强度就越大。
发光强度的计算公式为：发光强度 = 发出的光通量 / 发光源所在方向的立体角。
通过这个公式，我们可以很容易地得到一个光源的具体发光强度数值。
发光强度的特点有以下几个方面。
首先，发光强度能够反映光线辐射的强弱程度，让我们能够更好地理解光源的照明效果。
例如，在设计灯具时，我们可以通过测量和比较不同灯泡的发光强度，选择出发光强度较大的灯泡，以获得更好的照明效果。
其次，发光强度是光源亮度的一个重要参数，它直接影响着光线在空间中的传播和折射情况。
在光学设备中，我们可以根据发光强度的大小来调节透镜和反射镜的位置和角度，从而实现对光线的精确控制。
再次，发光强度还能够反映光源的能量消耗情况。
一般来说，发光强度越大的光源，其能量消耗就越大。
因此，在研究和应用节能灯泡、LED灯等新型照明设备时，发光强度的测量和比较是非常必要的。
发光强度在实际生活和工业生产中有着广泛的应用。
首先，发光强度的测量对于照明领域和光学仪器的研发和生产具有重要意义。
通过测量不同照明设备和光学仪器的发光强度，我们可以评估其实际使用效果，从而选择出最适合应用场合的设备和仪器。
其次，发光强度的控制对于室内照明和舞台照明有着重要的作用。
在室内装饰设计中，通过控制发光强度可以创建不同的灯光效果，营造出各种温馨、浪漫或舒适的氛围。
在舞台演出中，良好的发光强度控制可以提升演出效果，使演员和观众都能够得到更好的视觉体验。
再次，发光强度的测量和控制对于工业生产和安全防护也具有重要意义。
例如，在电子厂和化工厂中，通过测量和监控各种设备的发光强度，可以及时发现和解决存在的潜在危险。
光学基础知识及LED基本理论第一部分LED基本理论知识（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
图1假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
