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2.1大功率LED发光机理

LED(Light．Emitting．Diode中文意思为发光二极管)是一种新型的、能将电能转化为光能的发光器件，大多数半导体是在把其他材料添加进硅中而形成自由正负电荷。两种电荷在两种材料的连接处相结合，形成了一个很薄的空间电荷层。在正向电压下，空穴由P区进入N区，电子由N区进入P区。而且进入的载流子通过复合的作用，会把对于的能量释放出来，这就可以把电能直接转换为人类所需要的光能的目的，这种发光效应称为注入电致发光。是由P型半导体和N型半导体构成部分PN结的关键，PN结还有3大特性，即正向导通、反向截止和击穿。由于不同半导体材料带隙能量不同，因此激发光的波长也不相同。用不同的材料可以制成发出不同颜色光的二极管，当前，人类已经发明制造出能从紫外线区间到红外线区间发出不同色光的LED。事实上，真正完全发白色光的LED是不存在的，然而在日常生活和应用中白色的光源对人类最实用和用处最多。由于LED是只在一个区间且发出一种波长，所以这种的LED发光器件几乎很难制造生产。

2.2 大功率LED的功率特性

（1）伏安特性

LED的核心是PN结，因此LED的伏安特性与普通二极管的伏安特性相同。材料PN结的内建势垒电场决定导通电压，当加在LED两端的电压小于导通电压时，LED中流过的电流几乎为0（一般大功率LED的导通电压在3V左右）。随着外加正向电压增加达到PN结内建势垒电场时，此时的电压和电流差不多有着线性的联系，可认为正向电流。从下图的LED伏安特性曲线可以看出，大功率LED用低电压供电即可使其驱动，通过LED的电流比较大，由曲线(2-1)的斜率可以发现，当电压变化不大时，电流变换很大。

 LED的伏安特性曲线

（2）光特性

LED的另一个特性就是光特性。下面，将对LED发光的原理做解释，在正向电压作用下，电子由N区进入P区，空穴由P区注入进入N区，进入各区的少数载流子和多数载流子结合而发出光。在PN结内流动的多子和少子数量越多，LED发出的光度就越强一些， 说明了LED流过的电流随着单位时间内流过的电荷数成正比关系。因此LED的发光强度和亮度基本随流过LED的电流正向变化。可以通过控制其输出的光通量而控制大功率LED的发光亮度。