在二極管大家庭里，LED（發(fā)光二極管）是應(yīng)用最廣泛、用量最大的二極管門類。由于生活中隨處可見LED身影，特備是在照明和戶外顯示領(lǐng)域中的重要角色，LED漸漸脫穎而出甚至自立門戶，讓人們模糊了LED的二極管屬性，只知道LED是一種綠色環(huán)保的高效光源。
LED是英文Light Emitting Diode的縮寫。同電子線路中普遍應(yīng)用的開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管、TVS二極管、整流二極管、快恢復(fù)二極管、ESD保護(hù)二極管不同，LED用作光源和信號(hào)指示，并不用來實(shí)現(xiàn)電路參數(shù)和功能。
什么是LED？
LED是由電子（帶負(fù)電）多的N (-：negative) 型半導(dǎo)體和空穴（帶正電）多的P (+：positive) 型半導(dǎo)體結(jié)合而成。該半導(dǎo)體施加正向電壓時(shí)，電子和空穴就會(huì)移動(dòng)并在結(jié)合部再次結(jié)合，正是再結(jié)合的能量轉(zhuǎn)變成光而發(fā)出。與先將電能轉(zhuǎn)換為熱能，再轉(zhuǎn)換為光能的傳統(tǒng)光源相比，LED能夠直接將電能轉(zhuǎn)換為光能，是迄今最節(jié)能、最高效的照明光源。
發(fā)光二極管正負(fù)極內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
LED的商業(yè)化始于1993年，時(shí)年制造出業(yè)界首例基于氮化鎵的高亮度藍(lán)光LED，隨后代表LED行業(yè)巔峰的白光LED問世，并作為第4照明光源備受注目和大量普及。
根據(jù)封裝類型，LED有兩種類型：燈泡型（引線型）和芯片型（表面貼裝型），用戶可根據(jù)用途選擇適合的類型。
LED的發(fā)光顏色
LED根據(jù)不同的使用材料，發(fā)出不同的發(fā)光顏色（發(fā)光波長）。波長的標(biāo)準(zhǔn)有兩種類型λP（峰值波長）和λD（主波長），λD相當(dāng)于實(shí)際人眼看到的顏色（λ=讀拉姆達(dá)）。
在交通信號(hào)、汽車頭燈等領(lǐng)域，針對(duì)特定用途已經(jīng)有相關(guān)的官方標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，多數(shù)情況被標(biāo)準(zhǔn)化為燈泡光源規(guī)格，應(yīng)用中應(yīng)該參照標(biāo)準(zhǔn)選擇符合波長規(guī)格的LED產(chǎn)品。
白光LED發(fā)光二極管的合成方法
至于白光LED，這是通過多種方法合成的，一些代表性的方法有：
（1）藍(lán)色LED + 黃色熒光體：藍(lán)色LED與其輔助色即黃色熒光體組合，獲得白色光。該方式與其他方式相比，結(jié)構(gòu)簡單、效率高，因此目前已成為照明領(lǐng)域的主流方式。
（2）紅色LED + 綠色LED + 藍(lán)色LED：這是通過三基色LED組合，獲得白光。該方式比起照明用途，更多用于全彩LED顯示設(shè)備，如戶外LED顯示屏，LCD背光照明等。
LED電路結(jié)構(gòu)
當(dāng)電流沿LED正向流動(dòng)時(shí)，正極和負(fù)極間產(chǎn)生的電壓稱為正向電壓（VF），單位為V（伏特）。實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)特性是最為重要的考慮項(xiàng)目。
正向電流(IF)-正向電壓(VF)特性
正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性隨LED元件的材料、尺寸以及發(fā)光顏色的不同而不同。而且隨環(huán)境溫度變化。此外，還具有半導(dǎo)體特有的特征值分布，即所謂的偏差。
當(dāng)LED恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)，正向電壓（VF）的變化不構(gòu)成大的問題，但在恒壓驅(qū)動(dòng)的情況下，需要考慮電壓變化和偏差。
（1）串聯(lián)照明電路：當(dāng)LED以恒壓驅(qū)動(dòng)方式串聯(lián)點(diǎn)亮?xí)r，電路中包含與LED串聯(lián)的電阻，用于控制電流。根據(jù)正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性，讀取亮燈時(shí)LED的正向電流（IF）和正向電壓（VF）值，就可以算出R（電流控制電阻）值。
串聯(lián)LED照明電路示例
（2）并聯(lián)照明電路：將LED以恒壓驅(qū)動(dòng)方式并列排列時(shí)，建議給每列LED加入控制電阻。LED的正向電流（IF）-正向電壓（VF）特性取決于元件的材料和發(fā)光顏色。即使具有相同的材料和發(fā)光顏色，也存在半導(dǎo)體特有的個(gè)體偏差。每個(gè)LED連一個(gè)電阻，可以設(shè)置每個(gè)LED的電流（IF1或IF2），因此更容易自由設(shè)定，例如均衡電流值、抑制亮度偏差。另外，通過加大輸入電壓（Vin），增加電阻兩邊的電壓，還可以減少偏差。
并聯(lián)LED照明電路示例
在應(yīng)用中，工程師除了需要考慮LED的光強(qiáng)、波長、正向電壓(VF)、節(jié)溫(Tj)以外，要要注意一些特性偏差。例如，LED在制造階段具有特性值分布，對(duì)光強(qiáng)等級(jí)、電氣特性規(guī)定了最小值等，進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮這些偏差，在根據(jù)電路特性、整機(jī)特性縮小偏差幅度的同時(shí)，保留一定的設(shè)計(jì)裕量。
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