LED灯的结构以及发光原理解析

发布时间:2021-07-30 03:19:46 来源:亚博官网

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  50年前人们现已了解半导体资料可产生光线的根本知识,第一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,它的根本结构是一块电致发光的半导体资料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到维护内部芯线的效果,所以LED的抗震性能好。

  发光二极管的中心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,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。在某些半导体资料的PN结中,注入的少量载流子与大都载流子复合时会把剩余的能量以光的方式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少量载流子难以注入,故不发光。这种运用注入式电致发光原理制造的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向作业情况时(即两头加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就宣布从紫外到红外不同色彩的光线,光的强弱与电流有关。

  1. 电压:LED运用低压电源,供电电压在6-24V之间,依据产品不同而异,所以它是一个比运用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。

  3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以能够制备成各种形状的器材,而且适合于易变的环境

  7. 色彩:改动电流能够变色,发光二极管方便地经过化学修饰办法,调整资料的能带结构和带隙,完成红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为赤色的LED,跟着电流的添加,能够顺次变为橙色,黄色,最后为绿色

  8. 价格:LED的价格比较贵重,较之于白炽灯,几只LED的价格就能够与一只白炽灯的价格适当,而一般每组信号灯需由上300~500只二极管构成。

  最早使用半导体P-N结发光原理制成的LED光源面世于20世纪60年代初。其时所用的资料是GaAsP,发红光(p=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只要千分之几个流明,相应的发光功率约0.1流明/瓦。

  90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新资料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的进步。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(p=615nm)的光效到达100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(p=530nm)的光效能够到达50流明/瓦。

  开端LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛使用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的赤色交通信号灯为例,在美国本来是选用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经赤色滤光片后,光丢失90%,只剩下200流明的红光。而在新规划的灯中,Lumileds公司选用了18个赤色LED光源,包含电路丢失在内,共耗电14瓦,即可产生相同的光效。

  轿车信号灯也是LED光源使用的重要范畴。1987年,我国开端在轿车上装置高位刹车灯,因为LED呼应速度快(纳秒级),能够及早让跟随车辆的司机知道行进情况,削减轿车追尾事端的产生。

  关于一般照明而言,人们更需求白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(p=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激起后宣布黄色光发射,峰值550nm。蓝光LED基片装置在碗形反射腔中,掩盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片宣布的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉宣布的黄光混合,能够得到得白光。现在,关于InGaN/YAG白色LED,经过改动YAG荧光粉的化学组成和调理荧光粉层的厚度,能够获得色温3500-10000K的各色白光。

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