LED基础知识

LED基础知识

1、什么是发光二极管（LED）

发光二极管发明于20世纪60年代，在随后的数十年中，其基本用途是作为收录机等电子设备的指示灯。为了充分发挥发光二极管的照明潜力，近来，科学家开发出用于照明的新型发光二极管灯泡。这种灯泡具有效率高、寿命长的特点，可连续使用10万小时，比普通白炽灯泡长100倍。

2、发光二极管的发光原理

发光二极管的发光原理同样可以用前图PN结的能带结构来解释。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P 区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合。，而当给PN结加以正向电压时，沟区导带中的电子则可逃过PN 结的势垒进入到P区一侧。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg，即

λ＝1.24μm·eV/Eg

由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光。另外，有些材料由于组分和掺杂不同，例如，有的具有很复杂的能带结构，相应的还有间接跃迁辐射等，因此有各种各样的发光二极管。

3、发光二极管的主要特性

（1）伏安特性

通过发光二极管的电流与加到二极管两端电压之间的关系，称为发光二极管的伏安特性。图中，UT为开启电压。U＞UT时，二极管导通发光。U＜UT时，二极管截止不发光。UT的大小与材料、工艺等因素有关。一般GaAs管的UT约为1.3V；GaP管的UT约为2V；GaAsP管的UT约为1.6V；GaAlAs管的UT约为1.55V。（2）发光亮度

各种发光二极管发光出射度与电流密度的关系曲线

发光二极管的发光亮度，基本上是正比于电流密度的（上图给出的是各种发光二极管的光出射度与电流密度关系），由图可见，一般管的发光亮度都与电流密度成正比例，只有”GaP红”的发光亮度略有随电流密度的增加而趋于饱和的现象。亮度正比于电流密度这种性质，对于采用脉冲驱动的方式是很有利的，它可以在平均电流与直流电流相等的情况下，获得很高的亮度。

（3）光谱特性

发光二极管所发出的光不是纯单色光，但是，除了激光外，它的谱线宽度都比其

它光源所发出光的谱线窄。例如，砷化镓发光二极管的谱线宽度只有25nm。因此，可认为是单色光。其它发光二极管的光谱特性曲线示于上图。

（4）温度特性

温度对PN结的复合发光是有影响的，在偏置电压不变的情况下，结温升高到一定程度后，电流将变小，发光亮度减弱，电流与温度的关系大致如上图所示。（5）时间响应

这里说的时间响应，是指发光二极管启亮与熄灭时的时间延迟。发光二极管的响应时间很短，一般只有几纳秒至几十纳秒。当利用脉冲电流去驱动发光二极管时，应考虑到脉冲宽度、空度比与响应时间的关系。

（6）寿命

发光二极管的寿命都很长，在电流密度j＝1A/cm2的情况下，可达106h以上。不过，电流密度对二极管的寿命是有影响的，电流密度大时，发光亮度高，寿命就会很快缩短。

5、LED电子显示屏通用规范

1 范围▲

本标准规定了LED显示屏的定义、分类、技术要求。本标准适用于LED显示屏产品。它是LED显示

屏产品设计、制造、安装、使用、质量检验和制订各种技术标准、技术文件的主要技术依据。

2 引用标准▲

下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方

应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB191-90 包装储运图示标志

GB2423.1-89 电工电子产品基本环境试验规程试验A：低温试验方法

GB2423.2-89 电工电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法

GB2423.3-89 电工电子产品基本环境试验规程试验Ca恒定湿热试验方法

GB4943-95 信息技术设备（包括电气事务设备）的安全

GB6388-86 运输包装收发货标志

GB6587.4-86 电子测量仪器振动试验

GB6587.6-86 电子测量仪器运输试验

GB6593-86 电子测量仪器质量检验规则

GB9813-88 微型数字电子计算机通用技术条件

GB11463-89 电子测量仪器可靠性试验

SJ/T10463-93 电子测量仪器包装、标志、贮存要求

本标准采用下列缩略语和定义：

3.1 LED发光二极管 ligth emitting diode LED发光二极管的英文缩写

3.2 LED显示屏 LED panel

通过一定的控制方式,用于显示文字、文本、图形、图像、动画、行情等各种信息以及电视、录像信号并由LED器件阵列

组成的显示屏幕。

3.3 显示单元 display unit 由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的最小单元。

3.4 致命不合格 critical defect

对使用、维护产品或与此有关的人员可能造成危害或不安全状况的不合格，或单位产品的重要特性不符合规定

或单位产品的质量特性严重不符合规定。

3.5 失控点 out-of-control point 发光状态与控制要求的显示状态不相符并呈离散分布的LED基本发光点。

3.6 伪彩色LED显示屏pseudo-color LED

panel在LED显示屏的不同区域安装不同颜色的单基色LED器件构成的LED显示屏。

3.7 全彩色LED显示屏 all-color LED panel

由红、绿、蓝三基色LED器件组成并可调出多种色彩的LED显示屏。

4 分类▲

LED显示屏可依据下列条件分类：

4.1 使用环境 LED显示屏按使用环境分为室内LED显示屏和室外LED显示屏。

4.2 显示颜色

LED显示屏按显示颜色分为单基色LED显示屏（含伪彩色LED显示屏），双基色LED显示屏和全彩色（三基色）LED显示屏。按灰度级

又可分为16、32、64、128、256级灰度LED显示屏等。

4.3 显示性能

LED显示屏按显示性能分为文本LED显示屏、图文LED显示屏，计算机视频LED 显示屏，电视视频LED显示屏和行情LED显示屏等。行情

LED显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED显示屏。

4.4

基本发光点非行情类LED显示屏中，室内LED显示屏按采用的LED单点直径可分为Φ3mm、Φ375mm、Φ5mm、Φ8mm、和Φ10mm等显示屏；室外LED

显示屏按采用的象素直径可分为Φ19mm、Φ22mm和Φmm26等LED显示屏。行情类LED显示屏中按采用的数码管尺寸可分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显示屏。

5 要求▲

5.1 LED显示屏的硬件使用环境

LED显示屏硬件部分包括根据LED显示屏种类、面积、使用现场等条件确定的通用计算机部分、通讯线、专用数据转换部分及显示部分。在详细

规范中应说明：

a.对计算机主机、各种选配插卡、外部设备及通讯接口的要求；

b.对通讯线的要求并注明最大通讯距离；