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LED照明原理
时间:2014-4-3 16:55:34
的是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如(砷化镓)、(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-V特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光[1]特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。 假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料带隙Eg有关,即 λ≈1240/Eg(mm)
式中Eg的单位为(eV)。若能产生可见光(波长在380nm~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光成本、价格很高,使用不普遍。

独特优势

(一)节约能源:LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达80―90%。笔者还将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较,结果显示:普通白炽灯的光效为12lm/w,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/w,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96Alm/w,寿命大约为10000小时,而直径为5毫米的白光LED为20―28lm/w,寿命可大于100000小时。有人还预测,未来的LED寿命上限将无穷大。[3]
一般人都认为,节能灯可节能4/5是伟大的创举,但LED比节能灯还要节能1/4,这是固体光源更伟大的改革。除此之外,LED还具有其他优势,光线质量高,基本上无辐射,属于典型的绿色照明光源;可靠耐用,维护费用极为低廉等等。正因为LED具有以上其他固体光源还无法匹敌的特点,10年后LED将是照明行业的主流光源。
(二)安全环保:LED的工作电压低,多为1.4―3V;普通LED工作电流仅为10mA,超高亮度的也不过1A。LED在生产过程中不要添加“汞”,也不需要充气,不需要玻璃外壳,抗冲击性好,抗震性好,不易破碎,便于运输,非常环保,被称为”绿色能源”。[3]
(三)使用寿命长:LED体积小、重量轻,外壳为环氧树脂封装,不仅可以保护内部芯片,还具有透光聚光的能力。LED使用寿命普遍在5万―10万小时之间,因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关,也不会影响到使用寿命。目前家用照明主要使用的是白炽灯、荧光灯及节能荧光灯。[3]
(四)响应速度快:LED的响应频率fτ与注入少数载流子的寿命τmc有关,如GaAs材料制成的LED,其τmc一般在1―10ns 范围内,则响应频率约为16―160MHz,这样高的响应频率对于显示6.5MHz的视频信号来说已经足够了,这也是实现视频 LED大屏幕的关键因素之一。
 
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