不同颜色的LED,正向导通压降为什么不一样。

一、LED的发光原理
电致发光又称场致发光,它包括结型电致发光(低场电致发光)和本征电致发光(高场电致发光)。电致发光原理:简单的说就是电子在电场作用下,由低能态迁越到高能态,然后从高能态回到低能态时,在电子迁越复合的过程中多余的能量以光的形式释放。也可以粗糙的理解为高高抛起的硬币落地时,多余的能量以当啷啷的声音形式释放出来。

不同颜色的LED,正向导通压降为什么不一样。_第1张图片

二、LED的发光晶片的结构
LED的发光原理,涉及结型电致发光(低场电致发光)。在LED的灯珠里,包含正极电极丝和发光晶片。发光晶片本质是一个PN二级管,分为三层最上层叫做P型半导体层、中间层为发光层PN结部分、最下层叫做N型半导体层,为了将发出的光从中间层充分引出,通常P区半导体会做得很薄。通电后,在电场作用下,电子与空穴在发光层碰撞复合,多余的能量以光的形式发出。

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三、LED如何发出不同颜色的光
1923年,O.W.Lessew观察到碳化硅的P-N结具有单向导电性和发光现象。到1960年,科学家使用磷化物在砷化镓基体上发明了第一个可见红光的LED。不同的光色需要在其PN结中掺入不同的元素,砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光,氮化镓二极管发蓝光。因为元素稀有的缘故。蓝色和绿色的LED要比黄色和红色的要贵。对于一般照明而言,人们更需要白色的光源,第一种是利用"蓝光技术"与荧光粉配合形成白光,通过蓝光与荧光粉激发出的黄光混合产生白光;第二种是多种单色光混合方法。
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四、不同颜色的LED,正向导通压降Vf为什么不一样。
因为要向PN结中掺杂不同元素的原因,使得其PN结的开启电压发生了变化。,一般小功率led红、黄、橙、黄绿的vf是1.8-2.4v,绿、蓝、白的vf是3.0-3.6V。
值得一提的是,Vf并不是绝对稳定的,即便是同一批同一颜色的led间,有时候Vf也会偏差达到1V,并且随着外界温度的升高Vf也会进一步下降。

五、LED的串并联
串联的优点:亮度一致,电路简单,即使一个LED发生短路故障,其他的LED也能正常发光。
串联的缺点:需要的电压较高,可选择的控制芯片少。

并联的优点:需要电压低,可选择的控制芯片多。
并联的缺点:需要电流大,且亮度难以保持一致,如果增加了恒流模块则增大了成本和电路复杂度。

通常结合串并联的优缺点,采用先串联后并的方式较为普遍。不同颜色的LED,正向导通压降为什么不一样。_第4张图片
下图的简单串联并不是一个好的设计,因为LED的Vf一致性难以保证,假设LED1的Vf比LED2更低,则会导致LED1的电流更大,两个LED的亮度出现不一致,同时由于LED1的电流大,发热量大,温度升高,随着温度的升高导致Vf进一步下降,电流进一步增大,最终可能导致烧毁,出现短路或断路故障。

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