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LED简介
   发光二极管 (Light-emitting diode, LED) 是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现，也被用作照明。它是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。

1、发光(能量转换)效率高 - 也即省电。远远高于白炽灯，也高于荧光灯，目前量产的最高效能已经达到150lumen/W。

2、反应(开关)时间快 - 可以达到很高的闪烁频率。

3、使用寿命长 - 达35,000 ~ 100,000小时，相对荧光灯为10,000 ~ 15,000小时，白炽灯为1,000 ~ 2,000小时。

4、耐震荡等机械冲击 - 由于是固态组件，相对荧光灯、白炽灯等能承受更大震荡。

5、体积小 - 其本身体积可以造得非常细小(小于2mm)。

6、便于聚焦 - 因发光体积细小，易于而以透镜等方式达致所需集散程度，藉改变其封装外形，方向性从大角度的散射以至集中于细角度都可以达到。

7、多种颜色 - 能在不加滤光器下提供多种不同颜色，而且单色性强。

8、色域丰富 - 白色LED覆盖色域较其它白色光源广

推荐产品

LED广告背光源

专用于室内外广告背光，全面取代荧光灯管，比最高效的荧光灯管节能50%，包含电源损耗发光效率高于88LM/W

材料与颜色
铝镓砷化物（ AlGaAs） -红色和红外
铝磷化镓（ AlGaP ） -绿色
磷化铟镓铝（ AlGaInP ） -高亮度橙红色，橙色，黄色和绿色
磷化铟砷化镓（ GaAsP ） -红，橙，红，橙，黄
磷化镓（Gap） -红，黄，绿
氮化镓（ GaN ） -绿色，纯绿色（或绿色） ，蓝
铟镓氮化物（ InGaN ） -近紫外线，蓝色，绿色和蓝色
碳化硅（Sic）为底物-蓝
硅（si）为底物-蓝色（开发中）
蓝宝石（Al2O3）为底物-蓝
硒化锌（ ZnSe） -蓝
钻石（ c ）-紫外线
氮化铝（AIN） ，铝镓氮化物（AlGaN ） -近到远紫外线

高亮度高效率型LED铝板灯

更高效率，包括电源损耗光效超过92LM/W. 恒压恒流供电，更可靠

LED发光二极管原理

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n 架构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：电洞和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n 架构。当电洞和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量。
它所发出的光的波长（决定颜色），是由组成p、n 架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料，在这些材料在常温下电子与电洞的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，所以硅和锗二极管不能发光。但在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。
发展初期，采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步，各种颜色的发光二极管，现今皆可制造。

蓝光LED

1993年，当时在日本日亚化工（Nichia Corporation）工作的中村修二（Shuji Nakamura）发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和铟氮化镓（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED，这类LED在1990年代后期得到广泛应用。

微型LED防水软灯条

可能是全球最小尺寸的LED防水软灯条，宽度3.5mm厚度1.5mm

白光LED

红绿蓝系统(RGB system)

有了蓝光LED之后，结合原有的红光LED和绿光LED便可产生白光，这样产生的白光LED有很广的色域，但由于成本相当高，大部份白光LED很少采用这方法，现在只有只有在高档次、有高要求的产品中使用。  

磷光剂白光LED

现在大部份的白光LED都采用单一发光单元发出较短波长的光，再用磷光剂把部份或全部光转化成一或多种其它颜色的光(波长较长的光)，当所有光混合起来后，看起来便像白光。 这种光波波长转化作用称为荧光，原理是短波长的光子（如蓝光或紫外光）被荧光物质（如磷光剂）中的电子吸收后，电子被激发（跳）至较高能量、不稳定的激发状态，之后电子在返回原位时，一部份能量散失成热能，一部份以光子形式放出，由于放出的光子能量比之前的小，所以波长较长。 由于转化过程中有部份能量化成热能，造成能量损耗，因此这类白光LED的效率型都较低。

发光单元有采用蓝光LED的，也有采用紫外光LED的。日亚化工开发并从1996年开始生产的白光LED采用蓝光LED作发光单元，波长 450 nm 至 470 nm，磷光剂通常是掺杂了铈的钇-铝-镓(Ce3+:YAG)(实际上单晶的掺铈(Ce)的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)。LED发出的部份蓝光由荧光剂转换成黄光为主的较宽光谱（光谱中心约为580nm），由于黄光能刺激人眼中的红光和绿光受体，加上原有余下的蓝光刺激人眼中的蓝光受体，看起看起来就像白色光，而其所呈现的色泽常被称作「月光的白色」。 

若要调校淡黄色光的颜色，可以把掺杂在Ce3+:YAG 中的铈(Ce)换作其它稀释金属，例如铽或钆，甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的模式做到。而基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。另外由于生产工艺的波动，这种LED的成品的色温并不统一，从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。

而这种LED的结构是把蓝光LED封进混入了磷光剂的环氧树脂中而造成，但也有较复杂的方法，由Philips Lumileds取得专利的方法便是把磷光剂涂在LED上，值由控制磷光剂的厚度增加效率。

 另一种白光LED的发光原理跟荧光灯是一样的。发光单元是紫外光LED，外面包着两种磷光剂混合物，一种是发红光和蓝光的铕，另一种磷光剂是发绿光的铜和铝掺杂了硫化锌(ZnS)。

内里的紫外光LED发出的紫外光被外层的磷光剂转换成红、蓝、绿三色光，混合后就成了白光。

但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度较高，而寿命亦较短。与第一种方法比较，因为Stokes Shift前者较大，光波在转化过程中有较多被化成热能，因此效率较低，但好处是光谱的特性较佳，产生的光比较好看。而由于紫外光的LED功率较高，所以其效率虽比较第一种方法低，但出来的亮度却相若。

最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便是白色光。

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工作参数和效率

一般最常见的LED工作功率都是设定于30至60毫瓦电能以下。在1999年开始引入了可以在1瓦电力输入下连续使用的商业品级LED。这些LED都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而那半导体芯片都是固定在金属铁片上，以助散热。在2002年，在市场上开始有5瓦的LED的出现 ，而其效率大约是每瓦18至22流明。 

2003年九月，Cree, Inc.公司展示了其新款的蓝光LED，在20毫安下达到35%的照明效率。他们亦制造了一款达65流明每瓦的白光LED商品，这是当时市场上最亮的白光LED。在2005年他们展示了一款白光LED原型，在350毫安工作环境下，创下了每瓦70流明的记录性效率。 

2009年2月， 日本LED厂商日亚化工 (Nichia)发表了高达每瓦249流明发光效率的LED，不过虽然是实验室数据，但也已经是目前最高发光效率的LED了。

发光二极管的极性

在穿孔式封装LED，一般长脚是正极，短脚是负极，但由于一些制造商没有遵守关于极性的规范，不论是看内部架构还是看外观，都不能百分之百准确确定发光二极管的极性。确定LED的极性的方法有：

·查找生产商资料，

·用模拟式万用表的电阻档测试，

·或者先用一个低压电源串连一个电阻。

 LED驱动

一般生产商数据都有在不同电流下光度变化的相关资料，全因LED的光度与电流有较值接关系；同时，因为电压与电流成对数相关，所以在发光二极管的整个工作区电压基本不变，功率大致与电流成正比。因此，在推动LED时有下列事项要注意：

·为了稳定地控制光度及功耗，应该以电流源推动LED，使流经LED的电流保持稳定不变。为了简化，在不需要高效率的场合，可以用一个电压源串连一个限流电阻，来作为电流源为发光二极管供电。多个LED可以与单个限流电阻串连起来。

·若以电压源为发光二极管供电，LED的电压-电流特性成对数的关系将使得很小的电压变化会造成巨大的电流变化，加上发光二极管生产工艺的离散性，用电压源推动的话不但很难控制光度，而且很容易因为电流超过最大定额定值而使器件烧毁。

· 并联的应用一般会有问题，由于并联时所有的LED都受同一电压，同一电压下各LED的电流却因生产制程的离散性并不一样，导致各LED光度不一。若LED是同一型号会拥有较相近的光度，即便如此，生产工艺的波动也会让这种并联应用无法令人满意。相反，串联下所有的LED都有相同电流，光度会非常相近。

 为提升效率(或者允许无须数模转换的集成控制)，可以使用脉冲宽度调制(Pulse width modulation - PWM)推动LED，控制导通时段的长度，也就是占空比，可以改变流经LED的平均电流，从而控制LED的光度，由于控组件没有半导通的状态，电压降较少，因而效率较高，只要闪烁频率高于人眼的视觉暂留，LED看起来就象连续发光一样。

脉冲宽度调制控制LED光度的方法在白色LED有另一好处，因为白色LED的色温随电流强弱而转变，在脉冲宽度调制控制下，导通电流在不同光度下都不变，因此可以在不同光度保持色温不变，这在视频播放设备中，应用LED作背光的情况特别重要。

 许多LED额定的反向击穿电压值一般比较低，因此加上几伏特的反向电压就可能损坏。如果需要用超过反向击穿电压的交流电供电的话，可以用反并联一个二极管(或另一个LED)的方法进行保护。

 有的LED在出厂时内部就已经集成了串连电阻。这样可以节省印刷线路板的空间，这在搭建样机或扩展印刷线路板时特别有用。然而由于串连电阻值在出厂时就已经确定，使得LED的一种主要的集成设置方法无法应用。

 双色LED单元包含两个二极管，极性相反(即两个二极管是反并联的)，颜色不同(典型是红色和绿色)，可以显示两种颜色，或者透过调整两个二极管导通时间的比例来实现各种混合颜色。另一些LED单元里的两个或多个不同颜色的二极管是共阳极或共阴极架构，这样无须改变极性就可以产生多种颜色的光。

LED lighting terms