LED灯的原理

信息来源于:互联网 发布于:2021-06-07

LED灯:别名“发光二极管”,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。


半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。


LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。 


最初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应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光视效能的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,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。

对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。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(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nLED灯m。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到白光。


一:LED特点

LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。
1.体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。
2.耗电量低
LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。
3.使用寿命长
在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时
4.高亮度、低热量
5.环保
LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。
6.坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

二:效果
LED灯最大的优点就是节能环保。光的发光效率达到100流明/瓦以上,普通的白炽灯只能达到40流明/瓦,节能灯也就在70流明/瓦左右徘徊。所以,同样的瓦数,LED灯效果会比白炽灯和节能灯亮很多。1瓦LED灯亮度相当于2瓦左右的节能灯, 5瓦LED灯1000小时耗电5度,LED灯寿命可以达到5万小时,LED灯无辐射。
三:色温颜色

光源的色温:
人们用与光源的色温相等或相近的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表(人眼直接观察光源时所看到的颜色)又称光源的色温。色温是以绝对温度K来表示。不同的色温会引起人们在情绪上不同的反应,我们一般把光源的色温分成三类:
1.暖色光
暖色光的色温在3300K以下,.暖色光与白炽灯光色相近,红光成分较多,给人以温暖、健康、舒适的感觉,适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所,或温度比较低的地方。
2.暖白光
又叫中间色,它的色温在3300K-5300K之间。.暖白光光线柔和,使人有愉快、舒适、安详的感觉,适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。
3.冷色光
又叫日光色,它的色温在5300K以上,光源接近自然光,有明亮的感觉,使人精力集中,适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。


四:优缺点
a. 散热问题,如果散热不佳会大幅缩短寿命。
b. 低端LED灯的省电性还是低于节能灯(冷阴极管,CCFL)。
c.初期购买成本较高。
d.因LED光源方向性很强,灯具设计需要考虑LED特殊光学特性。


以下针对霓虹灯与LED灯相关比较,加入最新的LED技术进去比较,不是之前大家在网络中见到的那份资料。
1. LED光源有100000小时寿命吗?
答:按光衰7%,实际只有约50000小时。按光衰3%,实际运用可以达到80000小时。
2. LED不会发热吗?

答:会,需散热。
3. LED可取代白炽灯吗?
答:光通量,光效和显色性可以,但太贵且近几年不会有所下降。但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。
4. LED可作普通光源简单地使用吗?
答:不行,要驱动电源,光学LED灯和热传导配合。
5. 二种光源性能和优点比较
答:霓虹灯的优势已被LED覆盖,但LED灯价太高。
6. 二种光源的电源比较
LED低压好,但载电流过大。大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA。
7. 二种光源的控制技术比较
LED易实现,但霓虹灯成熟。
8. 二种光源的稳定性比较
LED不一致性大,霓虹灯相当稳定。少数产家可以做到相对稳定,比如用CREE 跟AOD芯片相结合,取各自芯片的优点。
9. 二种光源的价格比较
答:LED较贵,但黄色和红色已相当,主要贵的是LED白光。
10. 二种光源户外使用比较
答 :LED灯已经能做到完全防水、防尘。

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