3 LED发光原理

3.1 LED的发光原理

LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED，是一个固态半导体器件，它的作用是把电能变为光能。LED的核心是由P型半导体和N型半导体所组成的。在P型半导体中，空穴的数量比自由电子的数量多，多数载流子为空穴，少数载流子是自由电子；在N型半导体中，自由电子的数量比空穴的数量多，载体中大多数为自由电子，少数载流子为空穴。半导体的它们之间的连接就是一个“PN结”。当两端加上正向电压时，电子就会流向P区，与P区的空穴结合，接着就会以光子的模式向外界散发能量，半导体晶体就会发出不同颜色的光。电流越大，光电流的强度也越大。构成PN结的原料对光的波长和颜色起决定性作用。

3.2 LED的特点   

LED分单色、双色、三色、面、闪烁、电压型等多种类型。LED灯有很多种用途，小到电源指示灯，大到LED灯光秀。通常把显示文字或者图形的LED显示屏叫做图文屏。简单来说，这种图文屏就是用单一亮度组成的图形。图文屏的特点就是只控制LED灯发光而不控制发光的强弱。LED图文屏有多种多样，有条形的，有矩形的，虽然有不同的形状，但是总体的原理都是一模一样的。

从原理上讲，不管是显示图形或者文字，都是控制点阵屏各个交叉点的LED元器件发光。一般都提前把需要显示的图形或者文字转变成所需要显示的显示数据，其中每个LED发光元器件都占数据中的一个位，通电置1，断电置0，这样就能构成一个点阵屏的显示数据了。一般图形的显示数据格式比较随意，只要能满足要求就行，但是组成一个字的显示数据格式比较规范，一般是使用计算机的字库建模。一般来说，文字的点阵结构显示数据都是用16进制的，是以字节为单位的。 

    用点阵方式组成图形或文字，是非常方便的，一般只要写好每个图形或文字的显示数据，都能在点阵屏上显示想要的结果。因此LED点阵屏是非常方便使用的。

LED显示信息虽然方便、内容丰富，但是它的控制技术要求非常高、价格也不便宜。LED点阵屏在每个点单元上安装了LED元器件，而像数码管那些只是在要发光的地方安装了LED元器件。因此LED点阵屏要比其他的贵一点，但是却比其他的显示信息多。数码管那些只能显示0到9或者单个英文字符，因为显示的比较简单，所以要比点阵屏控制电路要简单很多。总而言之，数码管便宜显示单一，点阵屏贵，显示全面，但是并不能说谁好谁坏，在不同的场合需求不同，有的还采用两者搭配的混合屏显示方式。

图文屏分单色、双色和多色显示屏。双色和多色显示屏其实就是在点阵屏每个点单元里安装二个或者多个能发不同颜色光的LED元器件，其显示原理和单色显示屏差不多。也就是说只要有对应的显示数据送到对应的点单元里，就能满足不同的显示需求。

LED有很多优点，比如： 

（1）体积较小：LED元器件上是一块被密封安装在环氧树脂里的很小的晶片，因此它特别小，重量也相当轻。 

（2）耗电量较低：LED的耗电量很低，超低功耗，直流驱动，它转换的电光功率大约为30%。通常LED的工作电流为0.02～0.03A，工作电压为2～3.6V，也就是说，同等的照明效果会比传统的光源节能约80%，它所耗费的电能不超0.1W。 

（3）寿命长：许多人称LED灯光源是长寿灯。LED是固体冷光源，没有灯丝，一般不会有燃烧，热沉积，光线渐暗等缺陷，在合适的电压和电流下，寿命可达60000小时以上，比传统光源的寿命多10倍以上。 AT89C51单片机16*16LED电子广告屏控制系统设计+程序+电路图(3):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_50997.html