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发光二极管(Light Emitting Diode,缩写LED)

是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。

发光二极管心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体(阳极),另一端是N型半导体(负极),但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。
光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。
二极管中电流从P极(阳极)流向N极(负极),而相反方向则不能。

λ≈1240/Eg(nm)
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。





LED 缺点:

①不环保,虽然LED是高能效照明技术,但是其包含多种有毒物质;

②由于单个发光面比较窄,通常大规模集成在线路板上,形成一个比较大的发光源,由此会造成大量热量积累,有时会击穿电路板。所以LED灯的散热一定要好;

③低光度下能量转换效率高(电能转换成光能的效率),即较省电,但当提高光度至如台头灯般或更高时,LED的效率比钨丝灯泡高,但比萤光灯(俗称光管或日光灯管)差,IEEE(电气电子工程师学会)的刊物IEEE Spectrum 曾有文章证实这一点

④人眼最不能接受的是蓝光和UV光(即紫外线光),蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍,而UV光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10倍,长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞,最终癌化形成斑块。
而LED白光形成主要是靠450-455NM波长蓝光激发荧光粉,其中波长越低击发能力越强,通常LED的波长出厂控制在500NM之内,即450-455NM,或455-460NM,属于伤害最强的区段,如果波长变大,那么激发荧光粉的能力就下降,效率降低。人们为了追求亮度,通常更会加强LED的蓝光强度,点灯时间越久,荧光粉衰减越快,进而导致人眼接触的蓝光波段的光照越强烈,从而对人眼造成伤害。

所以LED灯具在道路交通的LED导航指示、LED路灯、LED台灯的使用上具有一定的不利因素,容易让人在使用过程中产生头晕眼花、不舒服的感觉,甚至长期使用会变成眼晴伤害,使得患眼病的机率会有所提高。




LED优点:

①体积小,基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常小,非常轻。

②耗电量低,直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦),电光功率转换接近30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V,工作电流是0.02-0.03A;这就是说,它消耗的电能不超过0.1W。

③使用寿命长,因它为固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,在恰当的电流和电压下,使用寿命可达6万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。

④坚固耐用,LED被完全封装在环氧树脂里面,比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,使得LED不易损坏。

⑤多变幻,利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。



评判LED灯封装质量:

①好坏指标,角度、亮度、颜色(波长)一致性、抗静电能力、抗衰减能力等;
②封装材料,是最基本的因素,一颗好的LED灯必须是所有封装材料与生产技术的组合;
③封装技术,一般全自动设备封装要比手工封装的要好,同样的材料不同的生产厂家生产出来的产品有很大的差别。




调节LED亮度:

①使用SET电阻,在LED驱动控制IC引脚RSET两端并联不同的转换电阻,使用一个直流电压设置LED驱动控制IC引脚RSET的电流,从而改变LED的正向工作电流,达到调节ALED发光亮度的目的;

②采用PWM技术,利用PWM控制信号,通过控制LED的正向工作电流的占空比来调节ALED的发光亮度;

③线性调节,最简便的方法是在LED驱动控制C中使用外部SET电阻来实现LED的调光控制。虽然,这种调光控制方法有效,但却缺乏灵活性,无法让用户改变光强度。线性调节则会降低效率,并引起白光LED朝向黄色光谱的色彩偏移。



蓝光LED

基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化镓(InGaN);




白光LED

LED本身是单色光源,而自然界的白光(阳光)的光谱是阔频带的,所以LED本身不可能做到。白光LED是通过发出三源色的单色光(蓝、绿、红)或以萤光剂把LED发出的单色光转化,使整体光谱含为含有三源色的光谱,刺激人眼感光细胞,使人有看见白光的感觉。

现在普及的白光LED都采用单一发光单元发出波长较短的光,如蓝或紫外光,再用磷光剂把部份或全部光转化成一频谱含有绿、红光等波长较长的光。这种光波波长转化作用称为萤光,原理是短波长的光子(蓝、紫、紫外光)被萤光物质(如磷光剂)中的电子吸收后,电子被激发(跳)至较高能量、不稳定的激发状态,之后电子在返回原位时,一部份能量散失成热能,一部份以光子形式放出,由于放出的光子能量比之前的小,所以波长较长。由于转化过程中有部份能量化成热能,造成能量损耗,因此这类白光LED的效率较低。



其他颜色

粉红色和紫色,都是在蓝光LED上覆盖上一至两层的磷光体造成。粉红色LED用的第一层磷光体能发黄光,而第二层则发出橙色或红色光。而紫色LED用的磷光体发橙色光。 另外一些粉红色LED的制造方法则存在一定的问题,例如有些粉红色LED是在蓝光LED涂上萤光漆或指甲油,但它们有可能会剥落;而有些则用上白光LED加上粉红色磷光体或染料,可是在短时间内颜色会褪去。

紫外线、蓝色、纯绿色、白色、粉红色和紫色LED比红色、橙色、绿色、黄色、红外线LED贵。



发光二极管的极性

插入式封装、贴片封装LED都可以从外观上判断其极向



也有其他测试方法可以测知LED极性,厂方的资料也会有说明。

若把极性倒置,而电压超出其击穿电压时,电流会突然急剧增加,LED便有机会永久损坏。不过若能控制电流在安全值内,逆向导通的LED是有用的噪声产生二极管。



有机发光二极管,OLED

发光原理跟LED一样,不同之处是其发光物半导体是有机化合物(有机半导体),例如有机聚合物等,OLED制程简单,成本也较低,可以用印刷等廉价生产方法制造。

优点:
可以制造出大面积的发光面
元件本身可以是软身、透明

现在OLED大多数使用于显示器上,不同颜色的OLED有不同寿命,衰退程度也不同(蓝色OLED的寿命最短);
水份、湿气等会对OLED造成破坏,因此对封装的防水性有要求。

转载整理自:
http://baike.baidu.com/view/52538.htm
http://baike.baidu.com/view/59252.htm
http://zh.wikipedia.org/wiki/LED

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