LED大功率手電筒LED發(fā)光原理

發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光，如圖1所示。

假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心(這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。

理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即

????λ≈1240/Eg(mm)

式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產(chǎn)生可見光(波長在380nm紫光~780nm紅光)，半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26~1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價格很高，使用不普遍。

LED大功率手電筒 大功率LED手電筒

產(chǎn)品型號:BW7500A/B/C

產(chǎn)品名稱:高亮度調(diào)光防爆電筒

防爆標(biāo)志:Exd II CT6

防爆證號:NLE06323

防護(hù)等級:IP67

為滿足市場對高亮度小型節(jié)能照明燈具的需求而研制開發(fā)。能安全可靠的為消防、電力、工礦企業(yè)及其他易燃易爆場所提供移動照明。

1、光源采用進(jìn)口高亮度LED，節(jié)能高效，A型有效照射距離可達(dá)250米以上，強(qiáng)光、弱光可自由轉(zhuǎn)換。

2、全密封設(shè)計，防水可達(dá)1米。電池采用高容量環(huán)保鋰電池，壽命長，自放電率低。

3、外殼深度防滑處理，輕盈美觀;攜帶方式除手持外還可選用尾部掛繩手拎或長繩肩背。

4、充電、放電、恒流采用芯片智能控制，多重保護(hù)，安全高效。

自從白光LED問世，就已經(jīng)推出來了，但最初的時候由于白光LED亮度低，成本高，昂貴的價格普通老百姓無人問津，只有部分軍品上有少量推廣。隨著白光LED亮度的提高，成本的降低，漸漸走工業(yè)照明行列。

目前，歐美市場已大批量應(yīng)用大功率LED手電筒，隨著LED的價格進(jìn)一步降低，現(xiàn)如今LED手電筒已在市場上大量普及，大有取代傳統(tǒng)手電筒之勢。比如一款專門用于野外的7100A/B大功率LED手電筒:挑戰(zhàn)者-通明BW7500C LED強(qiáng)光手電筒，采用CREE原裝正品高亮度1W LED(亮度高達(dá)120流明)運用恒流電路設(shè)計，使LED真正作到節(jié)能，低功耗，使用壽命達(dá)10萬小時，可照明使用12~20小時，外殼采用鋁鎂合金制造，經(jīng)陽極處理，防腐耐磨，有超強(qiáng)抗振能力，加上防水結(jié)構(gòu)設(shè)計，能適應(yīng)野外各種惡劣的環(huán)境。燈頭采用聚光設(shè)計，照射距離可達(dá)50~100米，還可手動調(diào)光，達(dá)到最佳聚光效果。

1.極限參數(shù)的意義 (1)允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。

(2)最大正向直流電流IFm:允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。 ??

(3)最大反向電壓VRm:所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。? ?

(4)工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

由于充電電池在電解液體和電極片中的遷移速率與溫度密切相關(guān)，因此溫度的上下波動會顯著的影響充電電池的技術(shù)性能。

一般情況下，電池由于內(nèi)部有液體，在低溫情況下長期儲藏會破壞電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)，所以建議有條件的情況下，儲藏溫度不要低于-20℃;而過高的溫度也使電池?zé)o法達(dá)到其額定容量，一般儲藏溫度不要高于40℃。充電電池的正常儲藏溫度為-20℃~+65℃，當(dāng)溫度降到低于-20℃時，電池中的電解液會凝固，電池的內(nèi)阻會變得無窮大，電池將無法使用。當(dāng)溫度超過+65℃時，電解液會發(fā)生副反應(yīng)而產(chǎn)生大量的氣體，電極片中的樹酯粘接劑也會發(fā)生變質(zhì)，從而導(dǎo)致整個電池逐漸老化和衰退，甚至在短期在失效。

一般情況下，充電溫度在0℃~45℃。

一般情況下，放電溫度在-20℃~65℃;但在一些特殊情況下，可采用低溫電池和耐高溫電池。 電池組在出廠前一般經(jīng)過放電處理，以防止運輸途中由于震蕩或其它原因造成短路，通常新電池不帶電或只含20%左右的電量。

新電池或長期未使用的電池由于活性物質(zhì)可能未能完全激活，使用前一般需經(jīng)過兩三個循環(huán)的小電流(0.1C)充放電處理，才能達(dá)到標(biāo)稱容量。長期不使用的電池應(yīng)采用荷電狀態(tài)儲藏，一般可預(yù)充50%~100%的電量后儲藏，每隔三個月建議對電池充電一次，以恢復(fù)到飽和容量。

△ 不要焚燒或拆解電池，其中的化學(xué)物質(zhì)有腐蝕性，會傷害皮膚和眼睛。 △ 不要拉扯電池的引線或插頭，防止損傷焊點和連接部位。

△ 不同型號的電池不可混用。

△ 不同型號的電池上焊接，需用連接片等進(jìn)行焊接。

△ 初次使用前用小電流充滿電。

△ 不可并聯(lián)充電，否則會產(chǎn)生不規(guī)則充電電流。

△ 不可反向使用電池或使之短路。

△ 電池充分放電后，應(yīng)延長充電時間以達(dá)到飽和電量。

△ 請將電池存放于陰涼通風(fēng)干燥、溫度不高于45℃的環(huán)境中。

△ 在電池充滿電或半滿的情況下，不要將大量的電池密集存放。

△ 不要和酸性氣體接觸，避免靠近火源。

1.極限參數(shù)的意義

(1)允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。

(2)最大正向直流電流IFm:允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。 ??

(3)最大反向電壓VRm:所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。? ?

(4)工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光，如圖1所示。

假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心(這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。

理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即

????λ≈1240/Eg(mm)

式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產(chǎn)生可見光(波長在380nm紫光~780nm紅光)，半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26~1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價格很高，使用不普遍。

對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。 1998 年發(fā)白光的 LED 開 發(fā)成功。這種 LED 是將 GaN 芯片和釔鋁石榴石( YAG )封裝在一起做成。 GaN 芯片發(fā)藍(lán)光( λ p =465nm ， Wd=30nm )，高溫?zé)Y(jié)制成的含 Ce3+ 的 YAG 熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值 550nm 。藍(lán)光 LED 基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有 YAG 的樹脂薄層，約 200-500nm 。 LED 基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。對于 InGaN/YAG 白色 LED ，通過改變 YAG 熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫 3500-10000K 的各色白光。

藍(lán)光LED技術(shù)，簡單來說就是一種更為節(jié)能高效的燈光產(chǎn)生方式，同時也能應(yīng)用到相機(jī)、手機(jī)等科技產(chǎn)品中。用藍(lán)光LED技術(shù)制造的照明設(shè)備，能效更高，大大降低地球能源使用量。根據(jù)已有的數(shù)據(jù)顯示，全世界的25%電力都被用于照明作用，而使用LED燈具之后，用于照明的電力降低到4%，而這無疑改變了整個世界。

從1907年LED效應(yīng)發(fā)現(xiàn)到1993中村修二正式發(fā)明LED，再到1999年1W的LED燈正式商業(yè)化使用，LED經(jīng)歷了將近一百年時間的發(fā)展。在此之前，人們一直使用的是上個世紀(jì)愛迪生發(fā)明的白熾燈泡，而白熾燈泡浪費了絕大部分能量在發(fā)熱上，大概有九成的電力都被浪費。

LED燈具的出現(xiàn)，極大地降低照明所需要的電力，同樣瓦數(shù)的LED燈，所需電力只有白熾燈泡的1/10，同時LED具有壽命長、環(huán)保、免維護(hù)等優(yōu)點，迅速取代白熾燈的位置。2012年，中國政府宣布，全面禁止銷售和進(jìn)口100瓦以上的普通照明用白熾燈，陪伴老一輩中國人幾十年的白熾燈即將走到歷史的盡頭。

正如在諾貝爾物理學(xué)獎頒獎詞中寫到的那樣:"白熾燈照亮20世紀(jì)，而LED燈將照亮21世紀(jì)。"

1、高效節(jié)能

一千小時僅耗幾度電(普通60W白熾燈十七小時耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電)

2、超長壽命

半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時)

3、健康

光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射(普通燈光線中含有紫外線和紅外線)

4、綠色環(huán)保:

不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會產(chǎn)生電磁干擾(普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾)

5、保護(hù)視力

直流驅(qū)動，無頻閃(普通燈都是交流驅(qū)動，就必然產(chǎn)生頻閃)

6、光效率高

發(fā)熱小10%的電能轉(zhuǎn)化為可見光(普通白熾燈95%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有5%電能轉(zhuǎn)化為光能)

7、安全系數(shù)高

所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，于礦場等危險場所

8、市場潛力大

低壓、直流供電，電池、太陽能供電，于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。

1、LED燈在交流電驅(qū)動下和普通白熾燈一樣會有頻閃現(xiàn)象，而普通節(jié)能燈沒有頻閃現(xiàn)象。頻閃會使眼睛容易疲勞。

2、每個LED燈泡的光線過亮，會強(qiáng)烈刺激眼睛，不可直視，哪怕短時間，而普通節(jié)能燈相對要柔和些!

3、照射角度有限制，一般只能照射120°，而普通節(jié)能燈幾乎可照射360°。

4、照射房間的亮度并不比節(jié)能燈出色，因為led只在直視的狹小角度內(nèi)有高亮度，而偏離該角度后光線迅速減弱。

因此，LED節(jié)能燈作為室內(nèi)照明燈具的優(yōu)勢未必比普通節(jié)能燈明顯，但作為電筒、臺燈、射燈等只需照射狹小角度的燈具使用時還是非常優(yōu)秀的。

1、LED亮度(MCD)不同，價格不同。用于led燈具的LED應(yīng)符合雷射等級Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。

2、抗靜電能力抗靜電能力強(qiáng)的LED，壽命長，因而價格高。通常抗靜電大于 700V的LED才能用于LED燈飾。

3、波長一致的LED，顏色一致，如要求顏色一致，則價格高。沒有LED分光分色儀的生產(chǎn)商很難生產(chǎn)色彩純正的產(chǎn)品。

4、漏電電流LED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，壽命短，價格低。

5、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。如全漫射角，價格較高。

6、壽命不同品質(zhì)的關(guān)鍵是壽命，壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，壽命長，價格高。

7、晶片LED的發(fā)光體為晶片，不同的晶片，價格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般臺灣及國產(chǎn)的晶片價格低于日、美(CREE)。

8、晶片大小晶片的大小以邊長表示，大晶片LED的品質(zhì)比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。

9、膠體普通的LED的膠體一般為環(huán)氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的LED價格較貴，高品質(zhì)的戶外LED燈飾應(yīng)抗紫外線及防火。每一種產(chǎn)品都會有不同的設(shè)計，不同的設(shè)計適用于不同的用途，LED燈飾的可靠性設(shè)計方面包含:電氣安全、防火安全、適用環(huán)境安全、機(jī)械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安全角度看，應(yīng)符合相關(guān)的國際、國家標(biāo)準(zhǔn)。