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LED的结构及性能应用

一、LED的基本结构及原理

1.LED的名称由来

LED即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，

它可以直接把电能转化为光能，其英文为LightEmittingDiode，习惯上用其

英文首写字母LED来表示该器件的名称。

2.LED的结构

传统发光二极管（LED）一般是用透明环氧树脂将LED芯片与导线架（lead

frame）包覆封装，封装后的镜片状外形可将芯片产生的光线集中照射至预期的

方向，由于圆柱状形状类似炮弹，因此被称为炮弹型LED。这种LED芯片主要由

支架、银胶、晶片、金线和环氧树脂等5种物料所组成，如图1-1所示。

图1-1传统LED的结构

友情提示

常用来制造LED的半导体材料主要有砷化镓、磷化镓、镓铝砷、磷砷化镓、

铟镓氮、铟镓铝磷等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，其他还有Ⅳ族化合物半导体碳

化硅、Ⅱ-Ⅵ族化合物硒化锌等。

应用技巧

LED的内部结构是PN结半导体，芯片的P型半导体一侧为正极，N型半导体

一侧为负极。因此在使用时，“+”的一端接正极，“-”的一端接负极。如图

1-2所示，一般炮弹型的正极稍长，而大功率LED和SMD（表面贴装）型LED的

负极有标记。但须注意，产品在不同情况下，可能有所变化。安装时，若正、负

两极接错，不但灯不亮，而且还会损坏LED。

图1-2LED引脚极性的识别

3.LED的发光原理

LED的基本结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，是一种电致发光光

源。当外加一足够高的正向直流电压，电子和空穴将克服在P-N结处的势垒，分

别流向P区和N区。在P-N结处，电子和空穴相遇、复合，产生发光。如图1-3

所示为LED的发光原理图。

图1-3LED发光原理示意图

二、LED的种类

1.LED发光管的分类

目前，应用日渐普及的LED发光管品种很多，业界对LED分类的方法也比较

多。LED的几种常用分类方法见表1-1。

2.LED显示屏的分类

（1）根据应用场所的不同，LED显示屏分为室内与室外两种。

1）室内屏。室内屏主要用于室内，在制作工艺上首

表1-1LED发光管的分类

先是把发光晶粒做成点阵模块（或数码管），再由模块拼接为一定尺寸的显

示单元板，根据用户要求，以显示单元板为基本单元拼接成用户所需要的尺寸。

根据像素点的大小，室内屏分为ϕ3mm、ϕ3.75mm、ϕ5mm、ϕ8mm、ϕ10mm等。

2）户外屏。户外屏主要用于室外，在制作工艺上首先是把发光晶粒封装成

单个的发光二极管，称之为单灯，用于制作户外屏的单灯一般都采用具有聚光作

用的反光杯来提高亮度；再由多只LED单灯封装成单只像素管或像素模组，而由

像素管或像素模组成点阵式的显示单元箱体，根据用户需要及显示应用场所，以

一个显示单元箱体为基本单元组成所需要的尺寸。箱体在设计上应密封，以达到

防水防雾的目的，使之适应户外环境。根据像素点的大小，户外屏分为ϕ10mm、

ϕ12mm、ϕ16mm、ϕ18mm、ϕ21mm、ϕ26mm等规格。

（2）根据采用LED的颜色不同，可分为单基色、双基色、全彩色三种。

1）单基色。单基色的每个像素点只有一种颜色，多数用红色，因为红色的

发光效率较高，可以获得较高的亮度，也可以用绿色，还可以是混色，即一部分

用红色，一部分用绿色，一部分用黄色。

2）双基色。双基色的每个像素点有红绿两种基色，可以叠加出黄色，在有

灰度控制的情况下，通过红绿不同灰度的变化，可以组合出最多65535种灰度颜

色。

3）全彩色。全彩色也称三基色，每个像素点有红绿蓝三种基色，在有灰度

控制的情况下，通过红绿蓝不同灰度的变化，可以很好地还原自然界的色彩，组

合出16，777，216种颜色。

（3）根据屏幕所具有的功能，可分为条屏、图文屏、视屏以及数码混合屏

四种。

1）条屏。条屏主要用于显示文字，可用遥控器输入，也可与计算机联机使

用，通过计算机发送信息。也可以脱机