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LED灯基础知识 2010.04.14 一、什么是LED灯 LED是英文light emitting diode的缩写，即：光线激发二极管，属于一种半导体元器件。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多余的能量以光的形式释放出来，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颜色的光线，光的强弱与电流有关。打个比方，LED就像一个汉堡，可以发光的材料是夹层中的“肉饼”，而上下的电极就是夹肉的面包。 二、LED光源的优点 1.LED在结构上没有玻璃外壳，不需要想白炽灯或者荧光灯那样在灯管内抽真空或者冲入特定气体，因此抗震、抗冲击性良好，给生产、运输、使用各个环节带来便利 2.LED元件的体积可以做的非常小，更加便于各种设备的布置和设计。 3.LED的发出的光线能量集中度很高，集中在较小的波长窗口内，纯度高。 4.LED元件的寿命非常长，普遍在5万-10万小时之间，即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命。（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时） 5.LED响应时间非常快，在微秒级别。 6.LED的发光指向性非常强，亮度衰减比传统光源低很多。 二、LED光源的优点 7.高效节能：一千小时仅耗几度电（普通60W白炽灯十七小时耗1度电，普通10W节能灯一百小时耗1度电） 8.健康：光线健康光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射（普通灯光线中含有紫外线和红外线） 9.绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰） 10.保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪） 11.发光效率高：发热小，90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能） 二、LED光源的优点 12.安全系数高：所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患，于矿场等危险场所。（LED使用低压直流电即可驱动，对使用环境要求较低） 13.市场潜力大：低压、直流供电，电池、太阳能供电，于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。 三、LED照明技术的发展历程 在LED刚刚出现的时候，其发光的颜色和效率都比较低。当时主要使用的发光材料是“GaAsP”，驱动电流在20mA，只能发出红色的光，而且发光效率只有0.1流明/瓦，因此亮度仅仅能够满足一些仪表、电器上的指示之用，并没有得到广泛的使用和注意。在70年代中期，通过引入元素In和N，使得 LED可以发出波长为555纳米的绿光、波长为590纳米的黄光和波长为610纳米的橙光，同时发光效率也提高到了1流明/瓦。到了80年代初，又出现了使用GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。而进入90年代后，能发出红光、黄光的GaAlInP和发出绿光、蓝光的 GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙色光区域(波长615纳米左右)的光效达到 100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域(波长为530纳米)的光效也可以达到50流明/瓦。不仅超过了传统的白炽灯，而且和发光效率较高的荧光灯已经非常接近。 四、LED的分类 1.按发光管发光颜色分：可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。 2.按发光二极管的结构分：有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 四、LED的分类 3.按发光管出光面特征分：圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。 由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类： （1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5＆#176;～20＆#176;或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。