发光二极管(led)现在已经取代了大多数其他照明技术。由于其通用性、低成本和高效率，led现在被用于各种不同的应用场合:状态指示灯，LCD显示器的背光，以及传统或大气照明都是使用led比传统的发光源更方便的领域(无论是经济上还是技术上)。让我们来看看使led成为光源标准的特性以及相关类型的应用。
LED的物理学
LED是一种有源半导体电子元件，它的基础是二极管。“发光二极管”这个短语强调了这种技术无非是一个p-n结，具有几何和物理特性，旨在利用半导体的电致发光效应。事实上，通过直接偏置p-n结，使其电压大于阈值(或正向)电压，结附近的电荷从一个能级移动到另一个能级;当空穴和电子重新结合时，如果释放的能量足够高，光子就会发射出来，光子的频率(因此，颜色)和发光强度取决于材料的物理特性和施加在整个设备上的电压水平。这是彩色led背后的基础，允许工程师以最不同的方式使用这些组件，并在许多应用中利用它们。
除了发射的光的颜色之外，触发电流流量的最小阈值电压还取决于器件的半导体类型;用于实现LED的最常用材料是Algaas，GaALP，GaASP，SiC，GaN，Gap，Si和C.
驾驶LED设备
LED是电流驱动的电子元件。因此，必须始终在驱动电路中提供电流限制电阻，而这些电阻必须在没有该部件所看到的唯一阻力位于连接电路中的内部之一;不限制电流会冒着损坏组件的风险，并从一个设备到另一个设备获得偏离行为。
图1显示了用于驱动LED的基本方案。在该电路中，将正电压提供给MOSFET的基部，触发漏极和源之间的电流流动，从而在漏极上进行LED。注意限制电阻的存在。假设组件的最佳前向电流是如果，阈值电压Vth以及LED的电源电压文，限制电阻的尺寸计算为R= (文- - - - - -Vth/如果。例如，用作电源状态指示器的经典LED可以具有Vth= 1.8 V和如果= 20马;假设给电路提供一个电压文= 5 V，限制电阻将具有值R=（5 - 1.8）/ 0.02 =160Ω。
图1：LED驱动器基电路（源：Davide di Gesualdo）
当通过单片机进行驱动时，采用所提出的方案;在这种情况下,它总是推荐采用晶体管(或类似的组件)能够承受发光二极管的正向电流:如果组件被直接连接到单片机的GPIO的风险破坏芯片(由于电流股份)将会非常高。显然，如果需要驱动功率led(可以吸收甚至超过3瓦或5瓦)，将有必要采用符合所需电流的驱动器。在这方面，微控制器的Cypress Power PSoC线值得注意，因为它能够在芯片中直接提供功率MOSFET，这对于通过最小化周围电路驱动功率led非常有用。
One characteristic that has allowed LEDs to become popular in the world of lighting is undoubtedly the possibility of exploiting the pulse-width–modulation) technique to achieve dimming, i.e., raising or lowering the current flowing in the LED (therefore, check its luminous flux). This technique consists of applying a control signal having a square wave with variable duty cycle: The current used will therefore be proportional to the time吨，从而允许电子控制LED的亮度。
图2:PWM操作
显然，如果需要精确的亮度控制，PWM技术非常易于应用，可以是无效的;事实上，记住，因为LED是所有方面的二极管，其电压/电流特性是非线性的，因此，通过修改占空比获得的电流的变化也是非线性的。
为了克服该缺点，有必要使用专用设计的LED驱动器来提供与比例电压信号的恒定电流。该解决方案避免了发光部件的连续开关和关闭循环，改善了器件的持续时间和发射的光的质量，因为它不会闪烁。
led的常见应用
如上所述，led具有多种用途，这也是由于有不同类型的led可供选择。
根据耗散功率进行分类（因此，产生的发光通量），我们基本上可以找到三种类型的LED：低功耗LED，高亮度LED和电源LED。
低功耗LED具有15 mA的典型正向电流，用作电子设备中的状态指示灯（电源导电指示灯，连接状态，设备之间的通信指示符等）。他们的使用是最经典和旧的，他们的包裹都是PTH和SMD。照明角度对于这种类型的设备不是必需的。
高亮度LED具有从30 mA到100 mA的典型前电流，并且可以用作弱势照明的元件（例如，行人路径指示器），尽管主要用途是段显示器和LCD面板中的背光。后者对LED的扩散显着提升，因为现代电视的大多数LCD面板采用LED背光。
电源led的正向电流范围从100毫安以上。不难想象，这类设备的成本明显高于其他两类设备，其热特性需要仔细设计设备的冷却方法。功率led的典型应用无疑是功能性和大气照明;这种类型的单一装置可以发出甚至超过350流明，通过结合几个led，它可以获得真正的路灯，以至于在我们的城市的道路上找到配备这种技术的照明灯具不再是罕见的;说实话，使用LED路灯的公共照明是智能城市的基石之一，因为它们可以通过在规定允许降低预期亮度的时间内变暗来降低成本。
图3：RGB电源LED设备（源：超级亮LED）
LED的新边界
近年来，市场上出现了一种利用有机成分(准确地说，是塑料导电聚合物)并利用这些材料的电致发光的技术。这是一种被称为有机LED (OLED)的技术，用于显示器的构建，其特点是可以制造出轻薄、灵活的设备，特别适用于可穿戴设备和移动世界。与使用led作为LCD背光不同，oled形成了显示本身的活跃矩阵!到目前为止，还没有能够使这项技术具有经济竞争力的规模经济，但研究已经向前推进，许多生产过程已经进行(AMOLED, PHOLED, PLED, SM-OLED, SOLED, TOLED)，这意味着消费电子产品充斥着OLED显示屏只是时间问题。
本文最初发表于EEWEB.。