原理它是半導體二極管的一種,，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能,。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后,，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合,，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光,。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同,，釋放出的能量越多,，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光,、綠光或黃光的二極管,。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡,，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流,。限流電阻R可用下式計算： R=（E－UF）/IF 式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降,，IF為LED的正常工作電流,。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層,，稱為PN結(jié),。在某些半導體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來,，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能,。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入,，故不發(fā)光,。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓）,，電流從LED陽極流向陰極時,，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān),。 以下是傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無機半導體物料和所它們發(fā)光的顏色
白光LED1993年,，當時在日本Nichia Corporation（日亞化工）工作的中村修二（Shuji Nakamura）發(fā)明了基于寬禁帶半導體材料氮化鎵（GaN）和銦氮化稼（InGaN）的具有商業(yè)應(yīng)用價值的藍光LED，這類LED在1990 年代后期得到廣泛應(yīng)用,。理論上藍光LED結(jié)合原有的紅光LED和綠光LED可產(chǎn)生白光,，但白光LED卻很少是這樣造出來的。 現(xiàn)時生產(chǎn)的白光LED大部分是通過在藍光LED(near-UV,，波長450nm至470nm)上覆蓋一層淡黃色熒光粉涂層制成的,，這種黃色磷光體通常是通過把摻了鈰的釔鋁石榴石(Ce3+:YAG)晶體磨成粉末后混和在一種稠密的黏合劑中而制成的。當LED芯片發(fā)出藍光,，部分藍光便會被這種晶體很高效地轉(zhuǎn)換成一個光譜較寬（光譜中心約為580nm）的主要為黃色的光,。（實際上單晶的摻Ce的YAG被視為閃爍器多于磷光體。）由于黃光會刺激肉眼中的紅光和綠光受體,，再混合LED本身的藍光,，使它看起來就像白色光，而其的色澤常被稱作“月光的白色”,。這種制作白光LED的方法是由Nichia Corporation所開發(fā)并從1996年開始用在生產(chǎn)白光LED上,。若要調(diào)校淡黃色光的顏色，可用其它稀土金屬鋱或釓取代Ce3+:YAG中摻入的鈰(Ce),，甚至可以以取代YAG中的部份或全部鋁的方式做到,。而基于其光譜的特性，紅色和綠色的對象在這種LED照射下看起來會不及闊譜光源照射時那么鮮明,。另外由于生產(chǎn)條件的變異,，這種LED的成品的色溫并不統(tǒng)一，從暖黃色的到冷的藍色都有,，所以在生產(chǎn)過程中會以其出來的特性作出區(qū)分,。 另一個制作的白光LED的方法則有點像日光燈，發(fā)出近紫外光的LED會被涂上兩種磷光體的混合物,，一種是發(fā)紅光和藍光的銪，另一種是發(fā)綠光的,，摻雜了硫化鋅(ZnS)的銅和鋁,。但由于紫外線會使黏合劑中的環(huán)氧樹脂裂化變質(zhì)，所以生產(chǎn)難度較高,，而壽命亦較短,。與第一種方法比較，它效率較低而產(chǎn)生較多熱(因為StokesShift前者較大)，但好處是光譜的特性較佳,，產(chǎn)生的光比較好看,。而由于紫外光的LED功率較高，所以其效率雖比較第一種方法低,，出來的亮度卻相若,。 最新一種制造白光LED的方法沒再用上磷光體。新的做法是在硒化鋅(ZnSe)基板上生長硒化鋅的磊晶層,。通電時其活躍地帶會發(fā)出藍光而基板會發(fā)黃光,，混合起來便是白色光。 發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極,，應(yīng)接電源正極,。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌,，靠近小舌的引線是正極,。 |
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