LED電筒發(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）復合而發(fā)光。

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合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復合量相對于非發(fā)光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區(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、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。

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。 "para" label-module="para">

（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。"para" label-module="para">

（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。2100433B

常見的LED手電筒有小巧的鑰匙扣型、多燈頭型、單燈頭大功率型等。從電源的類型來看，有采用一只AA電池或一只AAA電池，有的采用三只AAA電池，也有的采用三個紐扣電池的，還有采用手動發(fā)電的等等。

1.小巧型LED手電筒

小巧型LED手電筒是指采用一個AA電池或AAA電池的多燈頭小手電筒，或是采用三個紐扣電池的袖珍手電筒或者鑰匙扣手電筒。這類小巧型LED手電筒的聚光效果也較差，耗電還較大，但在城市中用于臨時應(yīng)急照明或夜間看物等并非長時間使用的情況下，還是有一定的實用價值。這種電筒由于使用時間不多，常常是存放起來臨時使用，因此最好采用密封較好的堿性電池(一般可以存放兩三年不致失效)，不要用普通碳性電池，以免長時間不

用會流出電解液而損壞手電筒。

2.手動充電LED手電筒

手動充電LED手電筒有兩種類型。一類是這種手電筒中有一個活動的圓柱形磁體，在手搖動時能在一個線圈中滑動，線圈產(chǎn)生電流并經(jīng)整流后對蓄電池充電，點亮一個LED發(fā)光。另一烊是用手壓帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動的手電筒，這種手電筒的價格更低，但是這類手動發(fā)電的LED手電筒大多可靠性不好。

3.采用三只電池的多燈頭型

燈頭(即LED)數(shù)從十幾個至二三十個，多的達到四十多個燈頭。電筒的外殼大多是采用鋁合金制造，電筒的開關(guān)有的設(shè)置在尾部，有的設(shè)置在側(cè)前部位，側(cè)前部開關(guān)用起來較方便些。由于高亮度LED的燃點電壓約在3V左右，所以這種用三個AAA電池的LED手電筒不需要進行升壓就能直接點亮，因此電源的效率較高，僅有很小的能量消耗在限流電阻上。需注意的是，并不是LED數(shù)量越多就越好。汽車用品專家提醒，還要注意看看燈頭后面是否有質(zhì)量較好的反光膜，它能把LED散射的光線反射出來，可以提高手電筒亮度的20%～30%。這種多燈頭手電筒的主要缺點是聚光效果不太好，明顯不如普通手電筒的聚光效果好，因此照射到遠距離物體上時就顯得不夠亮。

4.單燈頭大功率LED手電筒

單燈頭大功率LED手電筒，是指采用一只功率為1W～5W的單個LED發(fā)光的手電筒。這種單燈頭手電筒所用的大功率LED，有采用國產(chǎn)的也有采用進口的。一般來說進口的大功率LED發(fā)光效果較高，但價格要高得多。這種單燈頭大功率LED手電筒的最大優(yōu)點是聚光效果較好，不過還是要看電筒的聚光罩的制作是否精良。制造較正規(guī)的單燈頭大功率LED手電筒，其聚光效果接近普通手電筒，而且亮度還要高一些。

5.塑料殼可充電LED手電筒

采用塑料外殼的可充電手電筒，往往是較廉價的采用鉛酸蓄電池的多頭LED手電筒。這種手電筒的燈頭從五個至二十多個不等，并且還自帶電容降壓的充電器，充電也還方便。這類塑料外殼可充電LED手電筒，售價一般都不高。這類手電筒的聚光效果也不太好，但總體亮度不錯，其主要缺點所用鉛酸電池需要經(jīng)常充電才能使蓄電池不致提前失效；即使維護較好，這類鉛酸電池也只能用一年多就會失效。這種手電筒是將鉛酸電池與手電筒做成一體的結(jié)構(gòu)，失效后一般還不易更換。

6.LED太陽能手電筒

太陽能手電筒是采用太陽能技術(shù)與節(jié)能LED完美結(jié)合的產(chǎn)物；外觀精致功能方便實用；白天放到太陽底下曬，晚上就可以用幾個小時，不需要更換電池，不會造成環(huán)境污染；是真正的低碳環(huán)保綠色產(chǎn)品。適用于家庭或戶外照明，狩獵者，徒步旅行者和露營者，軍事，警衛(wèi)，交通勘查和從事緊急情況的工作 方便于缺電、少電地區(qū)旅游、禮品贈送等。不需要任何電源補充，采用太陽光和燈光， 蓄電備用。工作原理：先采集光線，將光能轉(zhuǎn)換為電能。并由安定器轉(zhuǎn)變，帶動LED發(fā)光。

據(jù)了解，LED手電筒剛剛踏進中國，使用了多項世界領(lǐng)先的技術(shù)。比如簡化了充電的方式的分體樣式的設(shè)計，SOS緊急呼救以及戰(zhàn)術(shù)開關(guān)，還能夠防水防塵，抵抗撞擊防刮花等多種功能，在安全性能和產(chǎn)品的功能都非常的強大。

專業(yè)人士指出，希望更多高性能LED手電筒加進到一般消費者生活照明當中，從另外一個方面來看，伴隨著政府的低碳綠色的政策的推進和消費者對環(huán)保節(jié)能概念的提升，低碳，高性能的LED類的手電筒的產(chǎn)品銷量會有一個更大的發(fā)展，

據(jù)介紹， LED類的手電筒在節(jié)能的前提上，為了進行高亮照明的效果，采用了納米膠體鉛酸電池。這類電池使用納米技術(shù)熱來處置和粉體表層的改性，并且經(jīng)過溶膠的凝膠方法監(jiān)控溶膠凝膠生產(chǎn)過程的干擾因素，來增加膠體電解液總量完成增大電池的容量的目的，避免了電池泄露液體以及電解液體出現(xiàn)分出層次現(xiàn)象，降低腐蝕速度。

本標準適用于以一個或多個LED為光源的金屬或非金屬外殼的手電筒，包括通過額定輸入電壓小于250V、輸出安全特低電壓的充電裝置，或通過其他電子設(shè)備的直流安全特低電壓輸出接口向內(nèi)部的充電電池進行反復充電的手電筒。