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LED 调光归纳 1LED 介绍 发光二极管 （英语：Light-Emitting Diode，简称 LED） 是一种 能发光的半导体电子元件。是一种透过三价与五价元素所组成的复合 光源这种电子元件早在 1962 年出现，早期只能发出低光度的红光， 被 hp 买价专利后当作指示灯利用。之后发展出其他单色光的版本， 时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到 相当的光度。 LED 被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿 命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、 普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同，可以将其划分为 信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。 1.1LED 的原理 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 型半导体大功率 LED 灯 珠，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N 型半导体，在这边主要 是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个 P-N 结。 LED 在正向电压下,电子从电源获得能量,在电场的驱动下,克服 PN 结的电场,由 N 区跃迁到 P 区,这些 电子与 P 区的空穴发生复合。 由于漂移到 P 区的自由电子具有高于 P 区价电子的能量,复合时电 子回到 低能量态,多餘的能量以光子的形式放出。这就是 LED 发光 的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成 P-N 结的材料决定的， 发出光子的波长与能量差 Eg 相关，其大小是由材料本身决定的,与 外电场无关。 1.2LED 的性能 1.2.1LED 电学特性 I-V 特性 I-V 特性表征 LED 芯片 PN 结制备性能主要参数。LED 的 I-V 特 性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电 阻，反之为高接触电阻。 (1)正向死区：(图 OA 或 OA′段)A 点对于 V0 为开启电压, 0V V0 时，外电场还不能克服少子扩散形成的势垒电场，此时 R 很大。开 启电压由 LED 的 PN 结材质决定。 (2)正向工作区：电流 IF 与外加电压呈指数关系, V V0。 IF=IS(eqVF/KT-1)-------------------------IS 为反向饱和电流。 当 V0 时，VVF 的正向工作区 IF 随 VF 指数上升 IF=ISeqVF/KT (3)反向死区：V0 时 PN 结加反偏，当 V=-VR 时，反向漏电流 IR(V=-5V)时，GaP 为 0V，GaN 为 10uA。 (4)反向击穿区 V-VR，VR 称为反向击穿电压;VR 电压对应 IR 为 反向漏电流。当反向偏压一直增加使 V-VR 时，则出现 IR 突然增加 而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同，各种 LED 的反向 击穿电压 VR 也不同。 C-V 特性 鉴于 LED 的芯片有大有小所以 PN 结面积大小不一，使其结电 容(零偏压)C≈n+pf 左右。由 1MHz 交流信号用 C-V 仪测试而得，C-V 特性呈二次函数关系。 最大允许功耗 PFm 当流过 LED 的电流为 IF、管压降为 UF 则功率消耗为 P=UF×IF LED 工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一 部分变为热，使结温升高。若结温为 Tj、外部环境温度为 Ta，则当 TjTa 时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量(功率)。 响应时间——主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗 LED的点亮时间--上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常 的 10%开始，一直到发光亮度达到正常值的 90%所经历的时间。 LED熄灭时间--下降时间tf 是指正常发光减弱至原来的10%所经 历的时间。 不同材料制得的 LED 响应时间各不相同;如 GaAs、GaAsP、 GaAlAs 其 响 应 时 间 10-9S ， GaP 为 10-7S 。 因 此 它 们 可 用 在 10~100MHZ 高频系统。 1.2.2LED 光学特性 发光二极管有红外(非可见)与可见光两个系列，前者可用辐射 度，后者可用光度学来量度其光学特性。 发光法向光强及其角分布——与封装的工艺(包括支架、模粒头、 环氧树脂中添加散射剂与否) 发光强度(法向光强)是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED 大量应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很强 指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为 90°。当偏离 正法向不同θ角度，光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而 强度依赖角方向。 发光强度的角分布Iθ