LED照明基础知识理论(精)

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LED 照明基础知识理论

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*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

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