LED发光二极管的工作原理

LED发光二极管 - 简介 发光二极管

发光二极管(LightEmittingDiode,LED)，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。它被誉为21世纪的新型光源，具有效率高，寿命长，不易破损等传统光源无法与之比较的优点。加正向电压时，发光二极管能发出单色、不连续的光，这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分，可使发光二极管发出在近紫外线、可见光或红外线的光。1955年，美国无线电公司（RadioCorporationofAmerica）的鲁宾?布朗石泰（RubinBraunstein）（1922年生）首次发现了砷化镓(GaAs)及其它半导体合金的红外放射作用。1962年，通用电气公司的尼克?何伦亚克（NickHolonyakJr.）（1928年生）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空

LED发光二极管常识

半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。

一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用

（一）LED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，

LED发光二极管常识

半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。

一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用

（一）LED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，

实验一 点亮发光二极管

一、实验目的：

1.初步掌握实验系统使用方法。 2.初步了解汇编语言

3.理解单片机的I/O口通信。 二、实验内容：

1. 与I/O口通信，使8个发光二极管闪烁。

ORG

00H

; 设置起始地址

; 标号

; 向P0口输出低电平，使发光二极管D1点亮

MAIN:

MOV P1,#00H

ACALL DELAY MOV

; 调用延时子程序

P1，#0FFH ; 向P0口输出高电平，使发光二极管D1熄灭

; 调用延时子程序 ; 跳回MAIN，循环执行

ACALL DELAY JMP

MAIN

DELAY: ; 延时子程序（500ms）

MOV

D1:

MOV

D2:

MOV

R3,#50

R4,#20

R5,#248

DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET END ; 返回主程序 ; 汇编程序结束 指令 ORG MAIN MOV P0,#00H CALL DELAY JMP MAIN DJNZ R5,$ RET END 指令类别 伪指令 标号 数据装载 调用指令 跳转指

红外发光二极管的特性及其应用

红外遥控器已经广泛使用在彩电、音响系统和各种家用电器中。遥控器的控制距离一般可到6～8米，使用非常方便。因红外遥控方式用量大，所以其红外发射、接收电路均有完整的配套器件，这些器件不仅售价低而且可靠，电路极其简单。电子爱好者完全可以利用这些器件组装各种用途的遥控器，不仅实用而且可增加制作的兴趣。

　　红外遥控器已经广泛使用在彩电、音响系统和各种家用电器中。遥控器的控制距离一般可到6～8米，使用非常方便。因红外遥控方式用量大，所以其红外发射、接收电路均有完整的配套器件，这些器件不仅售价低而且可靠，电路极其简单。电子爱好者完全可以利用这些器件组装各种用途的遥控器，不仅实用而且可增加制作的兴趣。

　　1.红外发光二极管的特性　红外线是不可见光，人眼是觉察不到的。电子技术中是用红外发光二极管(又称红外发射二极管)来产生红外线。常用的红外发光二极管(如SE303·

　　PH303)，其外形和发光二极管LED相似。三极管BG作开关，当基极上加有驱动信号时，BG管饱和导通，红外发光管D也正向导通工作，发出红外光(近红外线约0.93μm)。D的管压降约1.4V，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，D的回路中常串有R

　　　　本文由ｆａｉｔｈｆｕｌｙ贡献

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　　　　白光发光二极管的制作方法——蓝光　ＬＥＤ　加荧光粉　蓝光　白光发光二极管的制

作方法

　　　　来源：电子元器件网

　　　　最简单的白光　ＬＥＤ　是在蓝光　ＬＥＤ　上加黄色荧光粉得到的，又称其为　１－ＰＣＬＥＤ　

（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　ＬＥＤ），其基本构造如图　１　所示。因为这种　ＬＥＤ　采用了环氧

　树脂封装，　所以光易于放出，　所用荧光粉主要成分是　ＹＡＧ：　其化学组成是　１－ａＧｄａ）　Ｃｅ，　（Ｙ

　　　　３（Ａｌ１－ｂＧａｂ）Ｏ１２：Ｃｅ　３＋

　　　　，Ｇｄ（Ｇａｄｏｌｉｎｕｍ，钆）可以改变　Ｃｅ３＋晶体电场，使光的波长增

　　　　加而发黄光，图　２（ａ）是　４６５ｎｍ　蓝光　ＬＥＤ　在室温　２０ｍＡ　时的电致发光（ＥＬ：　Ｅ

ｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）光谱，图　２（ｂ）是蓝光　ＬＥＤ　激发　ＹＡＧ：Ｃｅ　荧光粉所产生的光　谱，产生　５５５ｎｍ　黄光，此黄光与蓝光混合而成白光。图　３　是不同含量　ＹＡＧ：Ｃｅ　荧光

　粉在色度图中的位置，图中并有蓝光　ＬＥＤ　与不同含量荧光粉所产生白光在图

很多年来，发光二极管(LED)广泛的应用于状态显示与点阵显示板。现在，不仅可以选择近期刚刚研发出来的蓝光和白光产品(普遍用于便携设备)，而且也能在已有的绿光、红光和黄光产品中选择。例如，白光LED被认为是彩色显示器的理想背光源。但是，必须注意这些新型LED产品的固有特性，需要为其设计适当的供电电源。本文描述了新、旧类型LED的特性，以及对驱动电源的性能要求。 标准红光、绿光和黄光LED

使LED工作的最简单的方式是，用一个电压源通过串接一个电阻与LED相连。只要工作电压(VB)保持恒定，LED就可以发出恒定强度的光(尽管随着环境温度的升高光强会减小)。通过改变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。

对于5mm直径的标准LED，图1给出了其正向导通电压(VF)与正向电流(IF)的函数曲线。 注意LED的正向压降随着正向电流的增大而增加。假定工作于10mA正向电流的绿光LED应该有5V的恒定工作电压，那么串接电阻RV 等于(5V -VF,10mA)/10mA = 300示，其正向导通电压为2V。

。如数据表中所给出的典型工作条件下的曲线图(图2)所

图1. 标准红光、绿光和黄光LED具有1.4V至2.6V的正向导通电压范围。当

发光二极管的检验方法

本作业指导书为检验发光二极管通用文件,为检验者提供检验方法、抽样方法、缺陷判定标准、所需仪器等，因我司使用发光二极管种类较多，暂不能提供具体规格，检验者检验时以样品及规格书为准。

1.所须仪器：

1.万用表：用于测量电压、电流 2.DC电源：用于测试供电、冶具 3.小锡炉：用于测试可焊性

2.检验依据：

送检单、物料规格书、样品、作业指导书、抽样计划表，其它相关文件如内部联络单、异常单等。 3.抽样标准：MIL-STD-105E Ⅱ级正常抽样AQL：CR=0、MA=0.25、MI=1.0。

注：严重缺点（CR)：即此元件失效后全导致生命安全以及起火，爆炸等危险。

重要缺点 (MAJ)：即此元件失效后导致产品不工作、不能使用、功能不健全但不会引起人身危险、起

火、爆炸等危害。

次要缺点（MIN)：即此元件有表面的、轻微的不良，不会影响产品的性能、寿命等不良项目。

4.发光二极管常识：是內部具有PN结,外部具有兩个或三个电极，能发光的半导体元件。正,負极极性，单向导

电性，在电路中常用LED表示，在电路中起指示灯的作用。

5.检验步骤：、

5.1 当检验员收到货仓开出的《入库验收单》后，先填写《IQC来料检验报

常用光纤器件特性测试实验 实验二 发光二极管P-I特性测试实验

一、实验目的

1、学习发光二极管的发光原理

2、了解发光二极管平均输出光功率与注入电流的关系

3、掌握发光二极管P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试

二、实验内容

1、测量发光二极管平均输出光功率和注入电流，并画出P-I关系曲线 2、根据P－I特性曲线，计算发光二极管斜率效率

三、预备知识

1、了解发光二极管与半导体激光器的异同点

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 2、FC接口光功率计 3、850nm光发端机（HFBR-1414T） 4、ST/PC-FC/PC多模光跳线 5、万用表 6、连接导线

1台 1台 1个

1根 1台

20根

五、实验原理

半导体光源主要有半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）两种。LD已经在上一个实验介绍过，本实验主要是介绍LED。

发光二极管（LED）结构简单，是一个正向偏置的PN同质节，电子-空穴对在耗尽区辐射复合发光，称为电致发光。发光二极管（LED）发射的不是激光，输出功率较小、具有较宽的谱宽（30～60nm）、发射角较大（

三个发光二极管的循环点亮

10

陈珏本

一，系统设计分析

本系统为最小单片机系统+三个LED

核心处理器采用c51系列单片机AT89C51。整个系统在系统软件的控制下工作。开始时将P1端口全部置1，在单片机内，经识别、延迟等环节实时发出控制LED1、2、3闪烁的控制信号。左侧电路使起完成相应的动作。

二，系统原件

AT89C51、CAP 30pf、CRYSTAL 12MHZ、RES、BUTTON、LED 三，系统原理图设计

四，源程序设计

ORG 0030H

MOV A,#0FFH

MOV P1,A LOOP:CLR

LCALL DELAY

CPL

CLR

LCALL DELAY

CPL

CLR

LCALL DELAY

CPL

LCALL DELAY

AJMP LOOP

DELAY:MOV R7,#200

D1:MOV R6,#248

D2:DJNZ R6,$

DJNZ R7,D1

RET

EXIT:NOP

END

五，keil仿真

创建“三个发光二极管的循环点亮”项目，选择单片机型号

为AT89C51，输入汇编语言程序，保存为“三个发光二极管的循环点亮.asm”。将源程序添加到项目中，编译源程序，创建“三个发光二极管的循环点亮.hex”。

六，prutues仿真

成果图

七，调试结果分析

第一次仿真失败，请教