什么是 LED 灯? – 构造、工作原理、优点和应用
LED 灯
一种基于**电致发光原理**发光的光电器件被称为**LED(发光二极管)灯**。
电致发光是指电场与合适的固体相互作用而产生的光发射。1962年,人们注意到正向偏置的砷化镓结被发现是辐射的高效发射器。
对于电致发光 PN 结,当以正向偏置时,一些耗散的能量被转换为光,因此,它们也被称为**半导体灯**。
LED 灯的构造
LED 灯的构造使用以下半导体材料:
磷化镓(绿色/红色)
磷化砷化镓(黄色/红色)
氮化镓(白色)
为了构建 LED 灯,在 N 型半导体层上放置一层 P 型半导体材料。在 P 型层上使用金属膜为器件提供阳极连接。类似地,在 N 型层上形成金膜以提供阴极连接。金膜还提供来自器件底表面的光反射。这提高了 LED 灯的效率。上图显示了 LED 灯的基本构造。
LED 灯的工作原理
当在正向偏置下向 LED 灯施加直流电源时,多数载流子开始漂移,即电子向正极漂移,空穴向电源的负极漂移。在 PN 结处,电子和空穴发生复合,由于这些载流子的复合,能量以热或光的形式释放。
诸如磷化镓 (GaP)、磷化砷化镓 (GaAsP)、氮化镓 (GaN) 等半导体材料在 PN 结处电子和空穴复合时会发出光。这些半导体材料中的电子通过发射光子来损失能量。如果半导体材料是半透明的,则在 PN 结处发射的光将被转移到外部。这样,LED 灯就会发光。
LED 灯的优点
使用 LED 灯的优点如下:
运行成本非常低。
体积小巧。
LED 灯易于控制光线。
可以在 LED 灯中实现远程开关和控制。
LED 灯的使用寿命更长,可达 100000 小时。
LED 灯节能且功耗低。
这些灯机械强度高。
LED 灯提供出色的显色性。
这些灯环保,因为不含任何有毒物质。
LED 灯的缺点
以下是使用 LED 灯的一些缺点:
LED 灯的初始成本很高。
由于 LED 灯是半导体器件。因此,它们对温度敏感且依赖于温度。
LED 灯需要直流电源,因此灯电路中需要整流单元。
LED 灯产生的强光会影响昆虫。
LED 灯的应用
LED 灯用于以下应用:
用于家庭和商业照明。
用作指示灯。
用作双色指示灯。
LED 灯还用作控制面板中的故障指示灯。
在显示屏上。
用于装饰照明。
在手机和手表屏幕中。
用作汽车前照灯。
LED 灯还用于不同行业中的各种仪器。