的相關介紹，并著重對led發光二極管的工作電壓及其性能參數進行了詳盡的闡述。

led發光二極管正向電壓如何計算

常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。發光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過二極管的電流。限流電阻r可用下式計算：

式中e為電源電壓，uf為led的正向壓降，if為led的正常工作電流。發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為pn結。在某些半導體材料的pn結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。

pn結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱led。?當它處于正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓)，電流從led陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

led發光二極管電壓范圍

led(發光二極管)的工作電壓隨制造材料不同也不同。普通做提醒指示用磷砷化鎵材料的在1.55v-----1.85v之間;磷化鎵材料的在1.85v-----2.15v之間，這種led?有紅、綠、黃、橙(雙色led)多種發光顏色供選擇。一般工作電流很小，約在5-----10ma(0.005a-----0.010a),亮度不是很高，不能用于照明。手電筒中用的led是一種超高亮度的，它的工作電壓較高，通常為3.35v------3.65v,工作電流也相對較大，在30ma-----50ma，亮度很高，目前發光顏色單一，為冷光色。其實led還有許多種類，在民用、工業、科技、國防、航空和航天等領域得到了廣泛的應用!

隨著新技術的出現新型集成r-led，使普通紅光led從1.8v-2.2v的區間，上升到3v-10v的工作電壓yxsensor?yx503urc?led發光二極管工作電流10-30ma,藍光yxsensor?yx503brc?led也從5-12v可工作電壓。

led發光二極管有著工作電流很小，工作電壓很低，可靠性高，壽命長，抗沖擊和抗震性能好。可以通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱等傳統照明設備所不具有的優點，因此可以得到廣泛的運用。

發光二極管性能及用途

它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能。發光二極管與普通二極

管一樣是由一個pn結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從p區注入到n區的空穴和由n區注入到p區的電子，在pn結附近數微米內分別與n區的電子和p區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。發光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過二極管的電流。限流電阻r可用下式計算：

r=（e－uf）/if

式中e為電源電壓，uf為led的正向壓降，if為led的正常工作電流。發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為pn結。在某些半導體材料的pn結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。pn結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱led。 當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的pn結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。pn結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱led。當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

最初led用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的led在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，lumileds公司采用了18個紅色led光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。汽車信號燈也是led光源應用的重要領域。

對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的led開發成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yag）封裝在一起做成。gan芯片發藍光（λp=465nm，wd=30nm），高溫燒結制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射，峰值550nm。藍光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹脂薄層，約200-nm。 led基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對于ingan/yag白色led，通過改變yag 熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3-10000k的各色白光。這種通過藍光led得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。

上個世紀60年代，科技工作者利用半導體pn結發光的原理，研制成了led發光二極管。當時研制的led，所用的材料是gaasp，其發光顏色為紅色。經過近30年的發展，現在大家十分熟悉的led，已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光led僅在近年才發展起來，這里向讀者介紹有關照明用白光led。

1． 可見光的光譜和led白光的關系。眾所周之，可見光光譜的波長范圍為380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光--紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如led發的紅光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色黃、綠、藍合成。由此可見，要使led發出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的led，在目前的工藝條件下是不可能的。根據人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發光（藍色光＋黃色光）或三波長發光（藍色光＋綠色光＋紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為制造白光的關鍵技術，即當前各大led制造公司追逐的“藍光技術”。目前國際上掌握“藍光技術”的廠商僅有少數幾家，所以白光led的推廣應用，尤其是高亮度白光led在我國的推廣還有一個過程。

2． 白光led的工藝結構和白色光源。對于一般照明，在工藝結構上，白光led通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍光技術”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產生白光器件。第一種方法產生白光的系統如圖1所示，圖中ledgam芯片發藍光（λp＝465nm），它和yag（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當熒光粉受藍光激發后發出黃色光，結果，藍光和黃光混合形成白光（構成led的結構如圖2所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產生白光。

3．白光led照明新光源的應用前景。為了說明白光led的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12～24流明／瓦；熒光燈和hid燈的光效為50～120流明／瓦。對白光led：在1998年，白光led的光效只有5流明／瓦，到了1999年已達到15流明／瓦，這一指標與一般家用白熾燈相近，而在2000年時，白光led的光效已達25流明／瓦，這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測，到2005年，led的光效可達50流明／瓦，到2015年時，led的光效可望達到150～200流明／瓦。那時的白光led的工作電流便可達安培級。由此可見開發白光led作家用照明光源，將成可能的現實。

普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光led作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續工作時間10000小時以上），幾乎無需維護。目前，德國hella公司利用白光led開發了飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光led作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光led取代早期的交通秩序指示燈。可以預見不久的將來，白光led定會進入家庭取代現有的照明燈。

led光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無污染、多色發光等的優點，雖然價格較現有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地現有照明器件。

發光二極管參數

1、色溫

常規色溫：暖白光（ww）2700-3200k、自然光（nw）4000-4k、正白光（pw）0-6k、 冷白光（cw）7000-7k 【此處冷白光區別與珠寶燈的冷白光，珠寶燈的冷白光一般為10-20000k】另外，紅色、綠色、藍色等單一彩色燈珠chang也可以做。

2、功率

led球泡燈一般的功率都在12w以下。常見led球泡燈功率分為：3w、4w、5w、6w、7w、8w、9w、10w。

3、電壓和電流

電壓和電流也是led球泡燈很重要的基本參數。世界不同國家的電網電壓以及某些場合使用的電壓是不一樣的。常用的電壓為12v、110v、220v、85v-265v。電流分為輸入電流和燈珠電流。第一：輸入電流：可以用電源測試出來了，不同的功率不一樣，以儀器為準。第二：燈珠電流：一般大功率都是以300ma—320ma-之間。電流對led燈的光衰影響很大，因此電流的穩定性也很重要。燈珠電流和電壓不能給的太大，否則會嚴重影響led燈的壽命。

4、光效

光效也是led球泡燈很重要的一個因素。目前（2013年8月）為止，用日亞、科銳等芯片的燈珠光效一般為150-0lm/w左右。【此處不考慮實驗室環境下測試的光效，目前（2013-4月為止，科銳公布的實驗室下最高光效為276lm/w】，目前國內用臺灣芯片的燈珠光效基本在100-130lm/w上下。

5、光通量

光通量主要由led球泡燈的光效和功率來決定。一般用積分球測量。

6、照度

照度一般燈光設計師會考慮的比較多，一般情況下，我們考慮的很少。照度的單位為勒克斯，英文為lux，現在也可以縮寫為lx。1 lm的光通量均勻分布在1平方米表面上所產生的光照度。照度通常用照度表進行測量，照度表使用簡單，購買成本便宜，在沒有積分球系統的時候可以用照度表來測量作為一些參考。

7、光衰

光衰用通俗的話講，就是球泡燈在使用一定時間后，亮度下降了多少。影響led燈光衰最主要的因素是散熱和電流。電流不穩定、散熱效果差，光衰就會很嚴重。如果led燈泡使用的是隔離式恒壓+恒流led驅動電源、車鋁燈殼散熱，則光衰控制在2‰以內。

8、色差

色差就是色溫的不一致性，一般暖白光（2700-3200k）會考慮到色差問題。暖白光就是我們平時說的黃光，有時候我們買了兩支同樣品牌、同樣功率發黃光的節能燈，在同一環境下點亮，會發現一個光色比較亮，一個光色比較暗，這種情況就是色差。在有些場合，色差是覺得不允許出現的。

9、顯色性

光源對物體本身顏色呈現的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度；光源的顯色性是由顯色指數來表明，它表示物體在光下顏色比基準光（太陽光）照明時顏色的偏離，能較全面反映光源的顏色特性。顯色性高的光源對顏色表現較好，我們所見到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對顏色表現較差，我們所見到的顏色偏差也較大。國際照明委員會 cie 把太陽的顯色指數定為 100 ，各類光源的顯色指數各不相同，如：高壓鈉燈顯色指數 ra=23 ，熒光燈管顯色指數 ra=60~90 。顯色分兩種：忠實顯色：能正確表現物質本來的顏色需使用顯色指數 （ra） 高的光源，其數值接近100 ，顯色性最好。效果顯色：要鮮明地強調特定色彩，表現美的生活可以利用加色法來加強顯色效果。

10、眩光

視野內有亮度極高的物體或強烈的亮度對比，則可以造成視覺不舒適稱為眩光，眩光是影響照明質量的重要因素。

11、使用壽命

led在一般說明中，都是可以使用50，000小時以上，還有一些生產商宣稱其led可以運作100，000小時左右。這方面主要的問題是，led并不是簡單的不再運作而已，它的額定使用壽命不能用傳統燈具的衡量方法來計算。實際上，在測試led使用壽命時，不會有人一直呆在旁邊等著它停止運作。不過，還是有其他方法來測算led的使用壽命。led之所以持久，是因為它不會產生燈絲熔斷的問題。led不會直接停止運作，但它會隨著時間的推移而逐漸退化。有預測表明，高質量led在經過50，000小時的持續運作后，還能維持初始燈光亮度的60%以上。假定led已達到其額定的使用壽命，實際上它可能還在發光，只不過燈光非常微弱罷了。要想延長led的使用壽命，就有必要降低或完全驅散led芯片產生的熱能。熱能是led停止運作的主要原因。

傳統發光二極管所使用的無機半導體物料和所它們發光的顏色

結語

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