LED灯及其发光道理

LED灯及其发光道理

  一、LED的布局及发光道理
  50年前人们已体味半导体材料可产生光线的根基常识，个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的根基布局是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到庇护内部芯线的感化，所以LED的抗震机能好。
  LED布局图以下图所示

  发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体构成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与大都载流子复应时会把多余的能量以光的情势开释出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这类操纵注入式电致发光道理建造的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状况时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外分歧色彩的光线，光的强弱与电流有关。
  二、LED光源的特点
  1. 电压：LED利用低压电源，供电电压在6-24V之间，按照产品分歧而异，所以它是一个比利用高压电源更安然的电源，出格合用于公共场合。
  2. 效能：耗损能量较同光效的白炽灯削减80%
  3. 合用性：很小，每个单位LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各类外形的器件，并且合适于易变的环境
  4. 不变性：10万小时，光衰为初始的50%
  5. 响应时候：其白炽灯的响应时候为毫秒级，LED灯的响应时候为纳秒级
  6. 对环境污染：无有害金属汞
  7. 色彩：改变电流可以变色，发光二极管便利地经由过程化学润色编制，调剂材料的能带布局和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，跟着电流的增加，可以顺次变成橙色，黄色，后为绿色
  8. 代价：LED的代价比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的代价便可以与一只白炽灯的代价相当，而凡是每组旌旗灯号灯需由上300～500只二极管构成。
  三、单色光LED的种类及其成长汗青
  早利用半导体P-N结发光道理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。那时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，响应的发光效力约0.1流明/瓦。
  70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也进步到1流明/瓦。
  到了80年代初，呈现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
  90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开辟成功，使LED的光效获得大幅度的进步。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。
  四、单色光LED的利用
  初LED用作仪器仪表的唆使光源，后来各类光色的LED在交通旌旗灯号灯和大面积显示屏中获得了遍及利用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通旌旗灯号灯为例，在美国本来是采取长命命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损掉90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采取了18个红色LED光源，包含电路损掉在内，共耗电14瓦，便可产生一样的光效。
  汽车旌旗灯号灯也是LED光源利用的首要范畴。1987年，我国开端在汽车上安装高位刹车灯，因为LED响应速度快（纳秒级），可以尽早让尾随车辆的司机知道行驶状况，削减汽车追尾变乱的产生。
别的，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等范畴都获得了利用。
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