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发光二极管应用原理 特性

发布时间:2008-12-16 17:59:17  来源:资料室    作者:   更新20191216 124740

发光二极管(LED),是一种半导体元件。初时多用作为指示灯、显示板等;随着白光发光二极管的出现,也被用作照明。它是21世纪的新型光源,具有效率高、寿命长、不易破损等传统光源无法与之比较的优点。加正向电压时,发光二极管能发出单色、不连续的光,这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分,可使发光二极管发出在近紫外线、可见光或红外线的光。

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样,发光二极管由半导体晶片组成,这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样,发光二极管中电流可以轻易地从p极(阳极)流向n极(负极),而相反方向则不能。两种不同的载流子:电洞和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当电洞和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的模式释放出能量。

它所发出的光的波长(决定颜色),是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于矽和锗是间接带隙材料,在这些材料在常温下电子与电洞的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,所以矽和锗二极管不能发光。但在极低温的特定温度下则会发光,必须在特殊角度下才可发现,而该发光的亮度不明显。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。

发展初期,采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步,各种颜色的发光二极管,现今皆可制造。

以下是发光二极管的无机半导体原料及发光颜色:

铝砷化镓(AlGaAs) -红色及红外线
铝磷化镓(AlGaP) -绿色
磷化铟镓铝(AlGaInP) -高亮度的橘红色、橙色、黄色、黄绿色
磷砷化镓(GaAsP) -红色、橘红色、黄色
磷化镓(GaP) -红色、黄色、绿色
氮化镓(GaN) -绿色、翠绿色、蓝色
铟氮化镓(InGaN) -近紫外线、蓝绿色、蓝色
碳化矽(SiC) (用作衬底) -蓝色
矽(Si) (用作衬底) -蓝色(开发中)
蓝宝石(Al2O3) (用作衬底) -蓝色
硒化锌(ZnSe) -蓝色
钻石(C) -紫外线
氮化铝(AlN),铝氮化镓(AlGaN) -波长为远至近的紫外线

优点
发光效率高
反应时间快
使用寿命长
不易破损
耗电量少
环保无汞
体积小
可应用在低温环境
光源具方向性
造成光害少
色域丰富

缺点
散热问题,如果散热不佳会大幅缩短寿命。
除非购买高级产品、否则省电性还是输萤光灯(冷阴极管,CCFL)、有些LED的省电性也输给省电灯泡。
初期成本较高。
因光源属于方向性,灯具设计需考量光学特性。

发光<a href=http://www.838dz.com/e/search/result/?searchid=13898 target=_blank class=infotextkey>二极管</a>应用原理 特性

下:采用不同材料生产的发光二极管的特性

 


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