（一）ｌｅｄ發(fā)光原理

　　發(fā)光二極管是由ⅲ－ⅳ族化合物，如ｇａａｓ（砷化鎵）、ｇａｐ（磷化鎵）、ｇａａｓｐ（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是ｐｎ結(jié)。因此它具有一般ｐ－ｎ結(jié)的ｉ－ｎ特性，即正向?qū)ǎ聪颡そ刂�、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由ｎ區(qū)注入ｐ區(qū)，空穴由ｐ區(qū)注入ｎ區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖１所示。

　　假設(shè)發(fā)光是在ｐ區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近ｐｎ結(jié)面數(shù)μｍ以?xún)?nèi)產(chǎn)生。

　　理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度ｅｇ有關(guān)，即λ≈１２４０／ｅｇ（ｍｍ）式中ｅｇ的單位為電子伏特（ｅｖ）。若能產(chǎn)生可見(jiàn)光（波長(zhǎng)在３８０ｎｍ紫光～７８０ｎｍ紅光），半導(dǎo)體材料的ｅｇ應(yīng)在３．２６～１．６３ｅｖ之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外光�，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。

（二）ｌｅｄ的特性

　�。保畼O限參數(shù)的意義

　�。ǎ保┰试S功耗ｐｍ：允許加于ｌｅｄ兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的最大值。超過(guò)此值，ｌｅｄ發(fā)熱、損壞。

　　（２）最大正向直流電流ｉｆｍ：允許加的最大的正向直流電流。超過(guò)此值可損壞二極管。

　　（３）最大反向電壓ｖｒｍ：所允許加的最大反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。

　�。ǎ矗┕ぷ鳝h(huán)境ｔｏｐｍ：發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

　�。玻妳�(shù)的意義

　�。ǎ保┕庾V分布和峰值波長(zhǎng)：某一個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)大體按圖２所示。由圖可見(jiàn)，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長(zhǎng)λ０的光強(qiáng)最大，該波長(zhǎng)為峰值波長(zhǎng)。

　�。ǎ玻┌l(fā)光強(qiáng)度ｉｖ：發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度通常是指法線(xiàn)（對(duì)圓柱形發(fā)光管是指其軸線(xiàn)）方向上的發(fā)光強(qiáng)度。若在該方向上輻射強(qiáng)度為（１／６８３）ｗ／ｓｒ時(shí)，則發(fā)光１坎德拉（符號(hào)為ｃｄ）。由于一般ｌｅｄ的發(fā)光二強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度常用坎德拉（ｍｃｄ）作單位。

　�。ǎ常┕庾V半寬度δλ：它表示發(fā)光管的光譜純度．是指圖３中１／２峰值光強(qiáng)所對(duì)應(yīng)兩波長(zhǎng)之間隔．

　�。ǎ矗┌胫到铅龋保埠鸵暯牵害龋保彩侵赴l(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的方向與發(fā)光軸向（法向）的夾角。半值角的２倍為視角（或稱(chēng)半功率角）。

　　圖３給出的二只不同型號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度角分布的情況。中垂線(xiàn)（法線(xiàn)）ａｏ的坐標(biāo)為相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度（即發(fā)光強(qiáng)度與最大發(fā)光強(qiáng)度的之比）。顯然，法線(xiàn)方向上的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度為１，離開(kāi)法線(xiàn)方向的角度越大，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。

　�。ǎ担┱蚬ぷ麟娏鳎椋妫核侵赴l(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)需要選擇ｉｆ在０．６·ｉｆｍ以下。

　�。ǎ叮┱蚬ぷ麟妷海觯妫簠�(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在�。椋妫剑玻埃恚釙r(shí)測(cè)得的。發(fā)光二極管正向工作電壓ｖｆ在１．４～３ｖ。在外界溫度升高時(shí)，ｖｆ將下降。

　　（７）ｖ－ｉ特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)系可用圖４表示。在正向電壓正小于某一值（叫閾值）時(shí)，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過(guò)某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。由ｖ－ｉ曲線(xiàn)可以得出發(fā)光管的正向電壓，反向電流及反向電壓等參數(shù)。正向的發(fā)光管反向漏電流ｉｒ＜１０μａ以下。

（三）ｌｅｄ的分類(lèi)

　　１．按發(fā)光管發(fā)光顏色分

　　按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無(wú)色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無(wú)色透明、有色散射和無(wú)色散射四種類(lèi)型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。

　�。玻窗l(fā)光管出光面特征分

　　按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、