電壓:LED燈珠使用低壓電源,供電電壓在 2-4V之間,根據(jù)產(chǎn)品不同而異,所以驅(qū)動它的是一個比高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場所; 電流:工作電流在0—15mA,亮度隨電流的增大而變亮 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減少 80%。
發(fā)光角度 用途不同的LED其發(fā)光角度不一樣。特殊的發(fā)光角度,價格較高。 抗靜電能力 抗靜電能力強的LED燈珠,壽命長,因而價格高。通常抗靜電大于700V的LED燈珠才能用于LED燈飾。 漏電電流 LED燈珠是單向?qū)щ姷陌l(fā)光體,如果有反向電流,則稱為漏電,漏電電流大的LED燈珠,壽命短,價格低。
半導體發(fā)光二極管和半導體激光器類似,也是一個PN結(jié),也是利用外電源向PN結(jié)注入電子來發(fā)光的。半導體發(fā)光二極管記作LED,是由P型半導體形成的P層和N型半導體形成的N層,以及中間的由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的有源層組成。有源層是發(fā)光區(qū),其厚度為0.1~0.2μm左右。
半導體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)簡單,體積小,工作電流小,使用方便,成本低,所以在光電系統(tǒng)中的應用極為普遍。在正向偏置下,半導體PN結(jié)或與其類似的結(jié)構(gòu)能夠發(fā)出可見光或近紅外光,這種把電能直接轉(zhuǎn)換為光能的器件稱為發(fā)光二極管,簡稱LED。
發(fā)光是物體內(nèi)部以某種方式儲存的能量轉(zhuǎn)化為光輻射的過程。發(fā)光物體的光輻射是材料中受激發(fā)的電子躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的。半導體(主要是元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素構(gòu)成的化合物半導體)發(fā)光二極管屬于電流激發(fā)的電致發(fā)光器件。
此式稱為玻爾條件。式中h=6.626×10-34J·s。當發(fā)光二極管工作時,在正偏下,通常半導體的空導帶被通過結(jié)向其中注入的電子所占據(jù),這些電子與價帶上的空穴復合,放射出光子,這就產(chǎn)生了光。發(fā)射的光子能量近似為特定半導體的導帶與價帶之間的帶隙能量。這種自然發(fā)射過程叫作自發(fā)輻射復合(圖1)。顯然,輻射躍遷是復合發(fā)光的基礎。注入電子的復合也可能是不發(fā)光的,即非輻射復合。在非輻射復合的情況下,導帶電子失去的能量可以變成多個聲子,使晶體發(fā)熱,這種過程稱為多聲子躍遷;也可以和價帶空穴復合,把能量交給導帶中的另一個電子,使其處于高能態(tài),再通過熱平衡過程把多余的能量交給晶格,這種過程稱為俄歇復合。隨著電子濃度的提高,這種過程將變得更加重要。帶間躍遷時,輻射復合和非輻射復合的兩種過程相互競爭。有的發(fā)光材料表現(xiàn)為輻射復合占優(yōu)勢。
LED的結(jié)構(gòu)依應用和材料摻雜情況而異。用于可見光指示和顯示方面的LED,要求結(jié)構(gòu)佳化以獲得率;用于光通信方面的LED,需要有高輻射度以把大功率耦合入纖維,還希望有較大的調(diào)制能力。用作指示燈和顯示器的LED的基本結(jié)構(gòu)見圖2。
在低壓(低于2伏)、小電流(幾十毫安至200毫安)下工作,功耗小、體積小、可直接與固體電路連接使用;穩(wěn)定、可靠、壽命長(105~106小時);調(diào)制方便,通過調(diào)制LED的電流來調(diào)制光輸出;光輸出響應速度比較快(1~100兆赫);價格便宜。 應用 LED可用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等。 LED光通量的計算 φ=2πì(1-cos?α)
用作指示燈的LED有兩種結(jié)構(gòu):徑向引線結(jié)構(gòu)和軸向引線結(jié)構(gòu)。前者尺寸小、價格低,適宜安裝在印刷電路板上;后者既可安裝在儀器面板上,又可直接安裝在印制線路板上。專為印制線路板設計的小的LED指示燈,可與晶體管和集成電路兼容,用來指示電路狀態(tài)和故障。LED可作為電視頻道調(diào)諧指示器,還可用于高保真度收音機和錄音機以及汽車、飛機和機電工業(yè)。大多數(shù)指示燈是單管芯,新發(fā)展的還有雙色燈和多色燈。
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