二極管燈原理

50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。二極管LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

Led 發(fā)光原理

在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓)，電流從二極管LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

1、生產過程中和使用廢棄后有汞污染,目前西方國家對汞污染是相當?shù)闹匾?國人也越來越認識到了汞污染的危害性.

2、由于是玻璃制品,易破碎,不好運輸,不好安裝.

3、其耗電量還是嫌大了些.

4、容易損壞,壽命短,節(jié)能不省錢這句話就是它的最好寫照.

1，節(jié)能. 白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4.

2，長壽. 壽命可達10萬小時以上,對普通家庭照明可謂\"一勞永逸\".

3，可以工作在高速狀態(tài).節(jié)能燈如果頻繁的啟動或關斷燈絲就會發(fā)黑很快的壞掉.

4，固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設備中，不怕振動，主要考慮的就是散熱。

5，LED燈具技術正日新月異的在進步，它的發(fā)光效率正在取得驚人的突破，價格也在不斷的降低。一個白光LED燈具進入家庭的時代正在迅速到來。

6，環(huán)保，沒有汞的有害物質。LED燈的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收。

總結:很明顯，只要LED燈具的成本隨led技術的不斷提高而降低。節(jié)能燈及白熾燈必然會被LED燈具所取代。目前國家越來越重視照明節(jié)能及環(huán)保問題，已經在大力推行使用LED燈具了。特別是政府改造路燈項目首先就是LED路燈，就指明得用LED路燈可見LED燈具替代節(jié)能燈、白熾燈的勢頭。

發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算:

R=(E-UF)/IF

式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。

與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是:工作電壓很低(有的僅一點幾伏);工作電流很小(有的僅零點幾毫安即可發(fā)光);抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長;通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示0~9十個數(shù)目字。

發(fā)光二極管燈泡無論在結構上還是在發(fā)光原理上，都與傳統(tǒng)的白熾燈有著本質的不同。發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的攙雜半導體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當有電流通過時，電子和空穴相互結合并釋放出能量，從而輻射出光芒。

長期以來，人們之所以沒有將發(fā)光二極管用于照明，主要是因為發(fā)光二極管通常只能發(fā)出紅色光或黃色光，要想獲得白色光，還必須制造出能發(fā)出藍光的發(fā)光二極管。這樣，紅、黃、藍三種光“混合”后，就產生出白光。 科學家發(fā)現(xiàn)了一種新型半導體材料―――氮化鎵，它在經過適當處理后就能發(fā)出藍光。發(fā)藍光的問題解決后，發(fā)白光的問題就有了希望。英國劍橋大學材料系的柯林.翰弗萊斯稱，他們在實驗中已研制出可發(fā)白光的發(fā)光二極管燈泡，這種燈泡發(fā)出的光線與陽光十分接近，具有良好的應用前景。他說，發(fā)光二極管燈泡以半導體為材料，因此，這種發(fā)光裝置可以做的很小，只有幾毫米，將其安裝在墻壁或天花板上，如果不開燈，幾乎察覺不到它們的存在，這樣就免去了普通白熾燈需配上燈罩以防光線刺眼睛的麻煩。另外，這種燈泡的壽命很長，安上后幾乎不用更換，今后人們也許會忘記換燈泡是怎么一回事。目前，他正在呼吁英國政府增加投入，以保證英國能在這一技術領域走在前列。

發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負阻發(fā)光二極管等。

1、普通單色發(fā)光二極管

普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。

普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導體材料。紅色發(fā)光二極管的波長一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長一般為630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長一般為610~630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長一般為585 nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長一般為555~570 nm。

2、(超)高亮度單色發(fā)光二極管(2種)

高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強度也不同。

通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵(GaAsInP)等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵(GaP)或磷砷化鎵(GaAsP)等材料。

常用的高亮度紅色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表4-29，常用的超高亮度單色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表4-30。

3、變色發(fā)光二極管

變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色(有紅、藍、綠、白四種顏色)發(fā)光二極管。

變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。

常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號。

4、閃爍發(fā)光二極管

閃爍發(fā)光二極管(BTS)是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。

閃爍發(fā)光二極管在使用時，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當?shù)闹绷鞴ぷ麟妷?5V)即可閃爍發(fā)光。

5、電壓控制型發(fā)光二極管

普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管(BTV)是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。

6、紅外發(fā)光二極管

紅外發(fā)光二極管也稱紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉換成紅外光(不可見光)并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。

紅外發(fā)光二極管的結構、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。

常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等