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LED的结构及其发光原理分析
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50年前人们已经懂得半导体材料可产生光线的基础知识,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,它的基础结构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,起到掩护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由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。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把过剩的能量以光的情势释放出来,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。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(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不同色彩的光线,光的强弱与电流有关。
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,根据产品不同而异,所以它是一个比利用高压电源更安全的电源,特别实用于公共场合。
2. 效能:耗费能量较同光效的白炽灯减少80%。
3. 实用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且合适于易变的环境。
4. 牢固性:10万小时,光衰为初始的50%。
5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。
6. 对环境污染:无有害金属**。
7. 色彩:转变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学润饰方法,调剂材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增长,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色。
8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。
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