發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和基本原理

1 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)

發(fā)光二極管（light emission diode LED）圖1顯示了LED的結(jié)構(gòu)截面圖。要使LED發(fā)光，有源層的半導(dǎo)體材料必須是直接帶隙材料，越過(guò)帶隙的電子和空穴能夠直接復(fù)合發(fā)射出光子。為了使器件有好的光和載流子限制，大多采用雙異質(zhì)結(jié)（DH）結(jié)構(gòu)。

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2 LED的基本工作原理

LED 是一種直接注入電流的發(fā)光器件，是半導(dǎo)體晶體內(nèi)部受激電子從高能級(jí)回復(fù)到低能級(jí)時(shí)，發(fā)射出光子的結(jié)果，這就是通常所說(shuō)的自發(fā)發(fā)射躍遷。當(dāng)LED的PN結(jié)加上正向偏壓，注入的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子（電子和空穴）復(fù)合而發(fā)光。值得注意的是，對(duì)于大量處于高能級(jí)的粒子各自分別自發(fā)發(fā)射一列一列角頻率為ν ＝Eg/h的光波，但各列光波之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系，可以有不同的偏振方向，并且每個(gè)粒子所發(fā)射的光沿所有可能的方向傳播，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為自發(fā)發(fā)射。其發(fā)射波長(zhǎng)可用下式來(lái)表示：λ(μm)＝1.2396/Eg(eV)

LED定義

??????在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái),從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入,故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二級(jí)管叫發(fā)光二級(jí)管,簡(jiǎn)稱(chēng)LED。

??????LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān),目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。由于LED工作電壓低（僅1.5-3V）,能主動(dòng)發(fā)光且有一定亮度,亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié),本身又耐沖擊、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)（10萬(wàn)小時(shí)）,所以在大型的顯示設(shè)備中,目前尚無(wú)其他的顯示方式與LED顯示方式匹敵。

??????把紅色和綠色的LED放在一起作為一個(gè)象素制作的顯示屏叫做雙色屏或彩色屏;把紅、綠、藍(lán)三種LED管放在一起作為一個(gè)象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。

??????無(wú)論用LED制作單色、雙色或三色屏,欲顯示圖象需要構(gòu)成象素的每個(gè)LED的發(fā)光亮度都必須調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)的精細(xì)程度就是顯示屏的灰度等級(jí)。灰度等級(jí)越高,顯示的圖象就越細(xì)膩,色彩也越豐富,相應(yīng)的顯示控制系統(tǒng)也越復(fù)雜。一般256級(jí)灰度的圖象,顏色過(guò)渡已十分柔和,而16級(jí)灰度的彩色圖象,顏色過(guò)渡界線(xiàn)十分明顯。所以,彩色LED屏當(dāng)前都要求做成256級(jí)灰度的。?

??????LED顯示屏工作原理

??????LED電子顯示屏是集光電及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品,

??????LED產(chǎn)品的性能特性

??????文本LED顯示屏和圖文LED顯示屏應(yīng)具有在詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定的移入移出方式及顯示方式。

??????計(jì)算機(jī)視頻LED顯示屏應(yīng)具有：動(dòng)畫(huà)功能。要求LED顯示屏動(dòng)畫(huà)顯示與計(jì)算機(jī)顯示器相對(duì)應(yīng)區(qū)域顯示一致;文字顯示功能。要求文字顯示穩(wěn)定、清晰串?dāng)_;灰度功能。要求具有在詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定的等級(jí)灰度。電視視頻LED顯示屏除具有動(dòng)畫(huà)、文字顯示、灰度功能外,應(yīng)可放映電視、錄像畫(huà)面。行情L(zhǎng)ED顯示屏具有與其相應(yīng)的行情顯示能力。

??????LED顯示屏怎樣分類(lèi)

??????LED顯示屏可依據(jù)下列條件分類(lèi)：

??????·使用環(huán)境?LED顯示屏按使用環(huán)境分為室內(nèi)LED顯示屏和室外LED顯示屏。

??????·顯示顏色?LED顯示屏按顯示顏色分為單基色LED顯示屏（含偽彩色LED顯示屏）,雙基色LED顯示屏和全彩色（三基色）LED顯示屏。按灰度級(jí)又可分為16、32、64、128、256級(jí)灰度LED顯示屏等。

??????·顯示性能?LED顯示屏按顯示性能分為文本LED顯示屏、圖文LED顯示屏,計(jì)算機(jī)視頻LED顯示屏,電視視頻LED顯示屏和行情L(zhǎng)ED顯示屏等。行情L(zhǎng)ED顯示屏一般包括證券、利率、期貨等用途的LED顯示屏。

??????·基本發(fā)光點(diǎn)?非行情類(lèi)LED顯示屏中,室內(nèi)LED顯示屏按采用的LED單點(diǎn)直徑可分為Φ3mm、Φ375mm、Φ5mm、Φ8mm、和Φ10mm等顯示屏;室外LED顯示屏按采用的象素直徑可分為Φ19mm、Φ22mm和Φmm26等LED顯示屏。行情類(lèi)LED顯示屏中按采用的數(shù)碼管尺寸可分2.0cm(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等LED顯示屏。?

??????怎樣評(píng)估LED屏的好壞？?

??????·失控點(diǎn)?室內(nèi)LED顯示屏的失控點(diǎn)不大于萬(wàn)分之三,室外LED顯示屏的失控點(diǎn)應(yīng)不大于千分之三,且為離散壯;

??????·一致性?LED屏的一致性要好,整屏的亮度要均衡,無(wú)明顯色塊;

??????·安全性?無(wú)安全隱患、漏電流,對(duì)地漏電流應(yīng)不超過(guò)3.5mA（交流有效值）;抗點(diǎn)強(qiáng)度,LED顯示屏可50Hz、1500V（交流有效值）的實(shí)驗(yàn)電壓Lmin不應(yīng)發(fā)生絕緣擊穿;同時(shí)LED顯示屏在熔斷器和開(kāi)關(guān)電源處應(yīng)有警告標(biāo)志;

??????·外觀,LED顯示屏外框無(wú)明顯劃痕。室外LED顯示屏象素管安裝應(yīng)一致,無(wú)松動(dòng)及管殼破裂;

??????·結(jié)構(gòu),LED顯示屏部分可采用鋼、鋁、木等材料,要求結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,美觀。