在電子元器件家族里，LED發(fā)光二極管是最特殊的，因?yàn)橛⑽淖帜窵ED遠(yuǎn)比中文“發(fā)光二極管”普及，不少用戶甚至只知道LED是一種環(huán)保光源和指示器，而不知道LED歸屬于二極管門類。
事實(shí)上，LED是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。與普通二極管一樣，LED也是由PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦裕由险妷汉?，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(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。
LED發(fā)光二極管PN結(jié)結(jié)構(gòu)圖
由于不同材料的能量級(jí)不同，電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放的能量也不同，發(fā)光的波長(zhǎng)也不同，能量越大波長(zhǎng)越短，我們最常見(jiàn)的是發(fā)紅光、綠光或黃光的LED。
可見(jiàn)，LED具有節(jié)能、環(huán)保、安全、壽命長(zhǎng)、功耗低、地?zé)?、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護(hù)簡(jiǎn)便等等特點(diǎn)。另外，LED電光轉(zhuǎn)化效率高接近60%，即使反復(fù)開(kāi)關(guān)也無(wú)損其使用壽命，堅(jiān)固耐用，在啟動(dòng)的時(shí)候也無(wú)延時(shí)，本質(zhì)上決定了LED的新一代光源地位。
LED的特征參數(shù)
作為一塊封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面的小小芯片，LED也非常輕小。由于采用無(wú)毒材料制作，LED光源環(huán)保、堅(jiān)固，不易損壞，可以實(shí)現(xiàn)各種顏色的組合與變化。
一般來(lái)說(shuō)，LED工作電壓2-3.6V，工作電流0.02-0.03A，耗電非常低，散熱也非常小，使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。
完整的氧化鎵發(fā)光二極管晶粒制作流程
電氣性能方面，LED的主要參數(shù)有：正向工作電流If、正向工作電壓VF、V-I特性。
（1）正向工作電流If：指LED正常發(fā)光時(shí)的正向電流值，在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)需要選擇IF在0.6IFm以下。
（2）正向工作電壓VF：一般是在IF=20mA時(shí)測(cè)得的，一般在1.4-3V，在外界溫度升高時(shí)VF將下降。
（3）V-I特性：這是LED的電壓與電流關(guān)系。正向電壓小于閾值時(shí)，電流極小，不發(fā)光，當(dāng)電壓超過(guò)閾值后，正向電流隨電壓迅速增加并發(fā)光。
除了上述基本參數(shù)，LED的四個(gè)極限參數(shù)也很重要：
（1）允許功耗Pm：允許加于LED兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的最大值，超過(guò)此值，LED發(fā)熱、損壞。
（2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大正向直流電流，超過(guò)此值可損壞二極管。
（3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓，超過(guò)此值，LED可能被擊穿損壞。
（4）工作環(huán)境：LED可正常工作的環(huán)境溫度范圍，低于或高于此溫度范圍，LED將不能正常工作，效率大大降低。
LED的種類
按發(fā)光顏色，LED可分成紅色、黃色、綠色(又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠)、藍(lán)光等。為了得到白色LED，可將二種或三種顏色的LED芯片組合。
不同材料制作的LED發(fā)光波長(zhǎng)圖
按出光面特征，LED分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等；圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等；國(guó)外通常把φ3mm的LED記作T-1；把φ5mm的記作T-1(3/4)；把φ4.4mm的記作T-1(1/4)。
按照發(fā)光強(qiáng)度角分布圖，LED分為三類：
（1）高指向性：一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑，半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。
（2）標(biāo)準(zhǔn)型：通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。
（3）散射型：這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大，散射劑的量較大。
按封裝結(jié)構(gòu)，LED分全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝、玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用中，我們一般按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流，將LED分為為普通亮度(發(fā)光強(qiáng)度<10mcd)、超高亮度(發(fā)光強(qiáng)度>100mcd)、高亮度發(fā)(發(fā)光強(qiáng)度在10～100mcd間)三個(gè)檔次，對(duì)應(yīng)用戶的不同采購(gòu)需求。
LED應(yīng)用事項(xiàng)
在所有科技中，LED是最接地氣的，并成為日常生活的一部分。手機(jī)、平板、電腦、電視中的LCD背光照明和指示燈，家里的各種照明燈，汽車的頭燈、尾燈、方向燈和車內(nèi)照明等，高樓大廈外邊的彩燈，天橋上五顏六色的燈鏈，道路岔口的信號(hào)燈，商業(yè)區(qū)的LED顯示屏，還有用來(lái)培育綠色有機(jī)植物的LED植物燈……可以說(shuō)，LED已經(jīng)成為日、月自然光源之外的第一人造光源。
雖然LED集千萬(wàn)優(yōu)勢(shì)于一體，光衰始終是一個(gè)無(wú)法回避的缺憾。這主要?dú)w結(jié)于LED芯片本身的質(zhì)量問(wèn)題，以及生產(chǎn)工藝存在的缺陷，因?yàn)椴涣嫉腖ED芯片散熱性差，引發(fā)LED芯片溫度過(guò)高使芯片衰減加劇，導(dǎo)致發(fā)光效果打不到預(yù)期。另外，LED為恒流驅(qū)動(dòng)，如果驅(qū)動(dòng)電流大于額定驅(qū)動(dòng)條件就可能產(chǎn)生光衰，有些應(yīng)用采用電壓驅(qū)動(dòng)也使LED衰減過(guò)快。
因此，為應(yīng)用選擇LED時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
（1）高可靠性特別像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費(fèi)也大。
（2）高效率LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電源的效率要高，對(duì)于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)，尤為重要，因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要，電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升，對(duì)延緩LED的光衰有利。
（3）高功率因素功率因素是電網(wǎng)對(duì)負(fù)載的要求，一般70瓦以下的用電器，沒(méi)有強(qiáng)制性指標(biāo)，雖然功率不大的單個(gè)用電器功率因素低一點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈，同類負(fù)載太集中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染，對(duì)于30~40瓦的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)不久的將來(lái)，也許會(huì)對(duì)功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。
（4）驅(qū)動(dòng)方式通行的有兩種：其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電，這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會(huì)略高一點(diǎn)；另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個(gè)LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問(wèn)題，這兩種形式，在一段時(shí)間內(nèi)并存，多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好，也許是以后的主流方向。
（5）浪涌保護(hù)LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力，加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要，有些LED燈裝在戶外，如LED路燈，由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞，因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。
（6）保護(hù)功能電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過(guò)高。
（7）防護(hù)方面燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。
（8）驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配。
（9）要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。
目前，LED正在越來(lái)越多的地方發(fā)光增色，成為大家日常生活不可或缺的光彩元素。特別是在環(huán)保節(jié)能的大趨勢(shì)下，各大LED廠商及研究機(jī)構(gòu)不斷加大對(duì)LED的投入和研發(fā)，LED世界將會(huì)更潔凈，更健康，更友好。
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