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LED显示屏和LED照明的的发光原理是什么

文章出处:http://www.sansitech.com/作者:LED显示屏发表时间:2016-03-18 11:19:00

  上海三思讯 LED显示屏和LED照明的的发光原理是什么?我们所说的LED,也就是发光二极管。它的基本结构为一块以电发光的半导体模块,而封装在环氧树脂中,通过针脚作为正负电极从而起到支撑作用。主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。上海三思科技发展有限公司的研发负责人介绍,微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。

  LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前,已商品化的白光LED多是二波长,即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED,即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光,它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。

  LED的发光原理是什么?

  LED光源和我们所常用的白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理不同,而是采用了电场发光。LED光源的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片。在P型半导体和N型半导体之间得过渡层,便是我们常说的P-N结。

  PN结

  当P型半导体和N型半导体结合时,由于交界面处存在的载流子浓度差,于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。我们知道,电子与空穴都是带电的,其扩散的结果就导致了P区和N区原来的电中性被破坏。这样,P区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子,N区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。在空间电荷集中在P区和N区交界面附近,形成了一很薄的空间电荷区,就是P-N结。

  在P区一侧为负电荷,N区为正电荷,于是空间电荷区,便出现了由N到P的电场。这个电场是载流子扩散运动形成的,而不是外加电压形成的,这便是内电场。由于内电场的存在,使得P-N结处于动态平衡状态。

  当我们给P-N结一个正向电压,便改变了P-N结的动态平衡。注入的少数载流子(少子)与多数载流子(多子)复合时,便将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。如果给PN结加反向电压,少数载流子(少子)难以注入,故不发光。

  利用注入式电发光原理制作的二极管就是我们常说得发光二极管,即LED。在LED得两端加上正向电压,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。调节电流,便可以调节光的强度。

  可以通过改变电流可以变色,这样可以通过调整材料的能带结构和带隙,便可以多色发光。

  LED光源的基本特征主要包括以下五点:

  1、发光效率高

  LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将有更大的提高。

  2、耗电量少

  LED单管功率0.03~0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5伏,电流15~18毫安,反应速度快,可在高频操作。同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一、日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩变化。

  3、使用寿命长

  采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5~10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。>>LED灯坏了怎么办

  4、安全可靠性强

  发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全抵摸:能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。

  5、有利于环保

  LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。>>LED全彩显示屏节能吗

  上海三思科技发展有限公司的研发负责人透露,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4~9年中每年几倍的节能净收益期。