发光二极管原理

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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，使用普遍。

发光二极管工作条件

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led是一种电流驱动的低电压单向导电器件，为保证led正常工作，必须满足以下几个方面的基本要求。

（1）输入直流电压必须不低于led的正向电压降，否则，led不会导通而发光。

（2）采用直流电流或单向脉冲电流驱动，当驱动并联的led或led串时，要求恒流而不是恒压供电。

图1给出了随机抽取的6只白光led（其中a商标和b商标各3只）的正向电流if随正向电压tie变化的关系曲线。如果用恒定电压驱动这6只（相并联）led，它们之间的正向电流相差较大，例如用3．4v驱动，正向电流范围为l0～44ma，这就使得各只ledˉ的亮度和色度存在较大的差异。

led所允许的额定电流（30ma）随温度的升高而减小，如图2所示。由该图可知，当环境温度升至50c时，额定电流降至20ma，在此情况下，为防止led烧毁，驱动电流必须限制在20ma之内。因此，为避免led的驱动电流超过最大额定值，影响其可靠性，同时为获得预期的亮度要求，保证各个led亮度和色度的一致性，应采用恒定电流驱动方式，而不是恒压方式。

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