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LED小阅读

本帖最后由丄帝De咗臂于 2015-5-24 16:13 编辑

LED（Light Emitting Diode）又称发光二极管，是一种将电能转化为光能的半导体器件。
一、LED各种分类
1、按照发光颜色是否可变进行分类，LED可以分为单色LED和全彩LED（又称变色LED），单色LED只能固定发出一种颜色的光，常见的有红、绿、黄、蓝、白几种，全彩LED则可以动态发出不同颜色的光。
2、按照针脚（引线架）数量，LED还可分为如两脚LED、三脚LED、四脚LED等。一般来说，两脚LED主要是单色LED，智能发出某一种颜色的光；三脚LED主要是双色LED，由两个两脚LED组成，它们有一只脚是共用的；四脚LED主要是三色LED或食人鱼LED，三色LED原理同两脚LED，即有一只脚是公用的，食人鱼LED则不同于这些。食人鱼LED是用透明树脂封装起来的正方形LED，如图1最右边就是一个食人鱼LED。据说食人鱼LED刚一诞生便受到广泛关注，因其发展趋势像食人鱼一样凶猛而得名。相比传统的LED，它具有发光强度高、散热好等特点，一般用于汽车刹车灯和转向灯。
3、按照化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

LED具有单向导电性，一般地，长脚为正极，短脚为负极，因此在使用时注意正负极不要接反。另外，LED允许通过的电流较小，使用时还要在电路中连接保护电阻，以避免LED因电路电流过大而烧掉。为了方便使用，有些产品直接把LED和保护电阻集成在一起（如DF的食人鱼LED https://www.dfrobot.com.cn/goods-83.html）。
二、LED颜色与材料关系
不同颜色的发光管所用的材料不同。所以发的光也不同。发光管发出白色其实是几种颜色的混合，不能直接发出白光。
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。
制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷化镓,其正向PN结压降(可以理解为工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷化镓，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。　
基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材料结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有GaAs0.6P0.4的红光LED，GaAs0.35P0.65的橙光LED，GaAs0.14P0.86的黄光LED等。由于制造采用了氮、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而氮化镓的蓝光LED、磷化镓的绿光LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca)、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。

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精彩评论(5)

丄帝De咗臂 高级技匠
楼主|

发表于 2015-5-24 16:29:54

1993年，当时在日本Nichia Corporation（日亚化工）工作的中村修二（Shuji Nakamura）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)上覆盖一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钇铝石榴石(Ce3+:YAG)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Nichia Corporation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StokesShift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。

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