发光二极管介绍。
发光二极管简称为led。由镓（ga）与砷（as）、磷（p）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为led。发光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻r可用下式计算：
r＝（e－uf）／if
式中e为电源电压，uf为led的正向压降，if为led的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。
把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。
发光二极管的发光原理。
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、**很高，使用不普遍。
发光二极管的检测
1．普通发光二极管的检测。
1）用万用表检测。利用具有×10kω挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kω,反向电阻的值为∝。
如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为×10kω挡不能向led提供较大正向电流。
如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极（p区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（n区）。
两块万用表均置×10ω挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1ω若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。
应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1ω，以免电流过大，损坏发光二极管。
2）外接电源测量。用3v稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。
如果测得vf在1.4～3v之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得vf=0或vf≈3v，且不发光，说明发光管已坏。
2．红外发光二极管的检测。
由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mw，不同型号的红外led发光强度角分布也不相同。红外led的正向压降一般为1.
3～2.5v。正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光led的检测法只能判定其pn结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。
为此，最好准备一只光敏器件（如2cr、2dr型硅光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外led加上适当正向电流后是否发射红外光。
其测量电路如图11所示。
发光二极管的应用。
由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。由于发光二极管具有最大正向电流ifm、最大反向电压vrm的限制，使用时，应保证不超过此值。为安全起见，实际电流if应在0.
6ifm以下；应让可能出现的反向电压vr<0。6vrm。led被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。
红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。
1）利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。图中电阻r限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使led的电流小于最大允许电流ifm。
图6(a)、(b)、(c)分别为直流电源、整流电源及交流电源指示电路。
图(a)中的电阻≈（e-vf）/if；
图(b)中的r≈（1.4vi-vf）/if;
图(c)中的r≈vi/if式中，vi——交流电压有效值。
3）单led电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用led表示输出信号是否正常，如图7所示。r为限流电阻。
只有当输出电压大于led的阈值电压时，led才可能发光。
4）单led可充作低压稳压管用。由于led正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在1.4～3v间，应根据需要进行选择vf，如图8所示。
5）电平表。目前，在音响设备中大量使用led电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的led数目不同，则表示输出电平的变化。
图9是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平增大时，首先led1亮，再增大led2亮……。
发光二极管的特性。
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。由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
2）发光强度iv：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）w/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。
由于一般led的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。
3）光谱半宽度δλ:它表示发光管的光谱纯度。是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔。
4）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）。
图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）ao的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。
由此图可以得到半值角或视角值。
5）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0.6ifm以下。
6）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。
7）v-i特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。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发光二极管的基础知识详解
1l 流明 指1 cd烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。1lux 勒克司 指1l的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。一般主动发光体采用发光强度单位烛光cd，如白炽灯 led等 反射或穿透型的物体采用光通量单位流明l，如lcd投影机等 而照度单位勒克司lux，一般用于摄影...
LED发光二极管内部结构详解
led lamp led 灯 主要由支架 银胶 晶片 金线 环氧树脂五种物料所组成。一 支架 1 支架的作用 用来导电和支撑。2 支架的组成 支架由支架素材经过电镀而形成，由里到外是素材 铜 镍 铜 银这五层所组成。3 支架的种类 带杯支架做聚光型，平头支架做大角度散光型的lamp。a 2002杯 ...
如何量测发光二极管LED从光度学与CIE规范谈起
致茂电子光电仪器事业部孙启能。一 前言。发光二极管 light emitting diode led 是半导体材料制成的组件，为一种微细的固态光源，可将电能转换为光，其发光原理是在一顺偏之二极管p n接合面处，自由电子与电洞发生复合作用 recombination 因自由电子由高能阶掉到能量较低的价...