LED（Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。LED的核心部分是一個(gè)半導(dǎo)體晶片，這個(gè)晶片的一端連接著支架，作為負(fù)極，另一端則連接電源的正極。整個(gè)晶片被一層透明的環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)，以保護(hù)內(nèi)部的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)并提供機(jī)械支撐。
半導(dǎo)體晶片由兩種類(lèi)型的半導(dǎo)體材料組成：P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。這兩種材料在晶片中相遇的地方形成了一個(gè)特殊的區(qū)域，稱(chēng)為“P - N結(jié)”。P型半導(dǎo)體富含正電荷載體（空穴），而N型半導(dǎo)體則富含負(fù)電荷載體（電子）。當(dāng)在LED兩端施加正向電壓時(shí)，電流會(huì)從P型半導(dǎo)體流向N型半導(dǎo)體，電子和空穴在P - N結(jié)附近相遇并結(jié)合。在這個(gè)過(guò)程中，電子從較高的能級(jí)躍遷到較低的能級(jí)，多余的能量以光子的形式釋放出來(lái)，從而產(chǎn)生了光。
LED發(fā)出的光的顏色取決于形成P - N結(jié)的半導(dǎo)體材料的種類(lèi)。不同的半導(dǎo)體材料具有不同的能隙，這決定了電子躍遷時(shí)釋放的光子的能量，進(jìn)而決定了光的顏色。例如，鋁鎵砷化物（AlGaAs）用于制造紅光LED，而氮化鎵（GaN）則用于制造藍(lán)光和白光LED。
為了讓LED正常發(fā)光，除了半導(dǎo)體晶片外，還需要一個(gè)電源來(lái)提供電能，以及一個(gè)限流電阻或恒流驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制通過(guò)LED的電流。限流電阻的作用是防止電流過(guò)大，以免損壞LED。在實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)更精確的電流控制和更高的效率，常常使用恒流驅(qū)動(dòng)電路來(lái)代替簡(jiǎn)單的限流電阻。
在一些高級(jí)的LED應(yīng)用中，還會(huì)使用控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能，比如亮度調(diào)節(jié)、顏色變化等。其中，脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種常用的控制方法。通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)LED的平均電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED亮度的精確控制。這種方法不僅可以實(shí)現(xiàn)平滑的亮度調(diào)節(jié)，還可以提高系統(tǒng)的能效。
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