发光二极管的结构和基本原理

1 发光二极管的结构

发光二极管（light emission diode LED）图1显示了LED的结构截面图。要使LED发光，有源层的半导体材料必须是直接带隙材料，越过带隙的电子和空穴能够直接复合发射出光子。为了使器件有好的光和载流子限制，大多采用双异质结（DH）结构。

2 LED的基本工作原理

LED 是一种直接注入电流的发光器件，是半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时，发射出光子的结果，这就是通常所说的自发发射跃迁。当LED的PN结加上正向偏压，注入的少数载流子和多数载流子（电子和空穴）复合而发光。值得注意的是，对于大量处于高能级的粒子各自分别自发发射一列一列角频率为ν ＝Eg/h的光波，但各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，并且每个粒子所发射的光沿所有可能的方向传播，这个过程称为自发发射。其发射波长可用下式来表示：λ(μm)＝1.2396/Eg(eV)

LED定义

      在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二级管叫发光二级管,简称LED。

      LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关,目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V）,能主动发光且有一定亮度,亮度又能用电压（或电流）调节,本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时）,所以在大型的显示设备中,目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。

      把红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏叫做双色屏或彩色屏;把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。

      无论用LED制作单色、双色或三色屏,欲显示图象需要构成象素的每个LED的发光亮度都必须调节,其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高,显示的图象就越细腻,色彩也越丰富,相应的显示控制系统也越复杂。一般256级灰度的图象,颜色过渡已十分柔和,而16级灰度的彩色图象,颜色过渡界线十分明显。所以,彩色LED屏当前都要求做成256级灰度的。 

      LED显示屏工作原理

      LED电子显示屏是集光电及计算机技术于一体的高技术产品,

      LED产品的性能特性

      文本LED显示屏和图文LED显示屏应具有在详细规范中规定的移入移出方式及显示方式。

      计算机视频LED显示屏应具有：动画功能。要求LED显示屏动画显示与计算机显示器相对应区域显示一致;文字显示功能。要求文字显示稳定、清晰串扰;灰度功能。要求具有在详细规范中规定的等级灰度。电视视频LED显示屏除具有动画、文字显示、灰度功能外,应可放映电视、录像画面。行情LED显示屏具有与其相应的行情显示能力。

      LED显示屏怎样分类

      LED显示屏可依据下列条件分类：

      ·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。

      ·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。

      ·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。

      ·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。 

      怎样评估LED屏的好坏？ 

      ·失控点 室内LED显示屏的失控点不大于万分之三,室外LED显示屏的失控点应不大于千分之三,且为离散壮;

      ·一致性 LED屏的一致性要好,整屏的亮度要均衡,无明显色块;

      ·安全性 无安全隐患、漏电流,对地漏电流应不超过3.5mA（交流有效值）;抗点强度,LED显示屏可50Hz、1500V（交流有效值）的实验电压Lmin不应发生绝缘击穿;同时LED显示屏在熔断器和开关电源处应有警告标志;

      ·外观,LED显示屏外框无明显划痕。室外LED显示屏象素管安装应一致,无松动及管壳破裂;

      ·结构,LED显示屏部分可采用钢、铝、木等材料,要求结构坚固,美观。