LED就是發(fā)光二極管的英文Light Emitting Diode簡(jiǎn)稱(chēng),和二極管一樣都是有PN結(jié),具有單向?qū)щ娦,在PN結(jié)兩頭的引腳加以正向電壓,空穴和自由電子相遇,產(chǎn)生復(fù)合,然后產(chǎn)生了一定的能量.
這種能量要么就以發(fā)熱這種方式呈現(xiàn)出來(lái),要么就以發(fā)光的形式呈現(xiàn)出來(lái),發(fā)光二極管就是以發(fā)光的形式呈現(xiàn)出來(lái),當(dāng)然了發(fā)光二極管也會(huì)發(fā)熱。普通的二極管是不能發(fā)光滴。
發(fā)光二極管與二極管差別并不大,發(fā)光二極管在PN結(jié)摻雜了一些化合物:鎵、砷、磷、氮等。把這些化合物摻雜到P區(qū)和N區(qū),然后加上引腳,用環(huán)氧樹(shù)脂給包起來(lái),包起來(lái)堅(jiān)固耐摔抗震。
為什么要摻雜不同的化合物呢?為了發(fā)出不同顏色的光。目前LED由于效率高而受歡迎,許多人認(rèn)為這是一種新科技,其實(shí)最早的LED已經(jīng)存在了50多年,1962年的時(shí)候老美就研發(fā)出發(fā)光二級(jí)管了。
很多小伙伴都以為L(zhǎng)ED發(fā)出的光都是白色的,其實(shí)是紅色的,但是亮度非常微弱,當(dāng)摻入砷化鎵,使LED發(fā)出了紅色,當(dāng)然不是為了研發(fā)紅光而使LED發(fā)出紅色的光,后來(lái)被惠普買(mǎi)去當(dāng)做指示燈用了,這就是為什么許多的指示燈都是紅色的原因。
隨著科技的發(fā)展,慢慢的就出現(xiàn)了一些其他的顏色:摻入磷化鎵使LED發(fā)出綠色光,摻入碳化硅使LED發(fā)黃光等等。
1993年日本的一位電子工程專(zhuān)家中村修二成功發(fā)明了高亮度的藍(lán)色LED, 2014年憑借“發(fā)明高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管,帶來(lái)了節(jié)能明亮的白色光源”,天野浩與赤崎勇、中村修二共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
是不是有點(diǎn)懵,為什么發(fā)明了藍(lán)色的發(fā)光二極管,就帶來(lái)了白色光源。自然界的許多光源都是經(jīng)過(guò)多種顏色混合而成的,白色光則是紅色、綠色和藍(lán)色混合而成。
中村修二發(fā)明藍(lán)色發(fā)光二極管之前,就發(fā)明出了紅色和綠色的發(fā)光二極管,藍(lán)光LED的出現(xiàn)將三原色集齊混合后,高亮度的白色光源就出來(lái)了,這種方法制造出白色的光源,它成本比較高,要三原色的混合,制作工藝也復(fù)雜。但是效率高,白色的色域廣。
現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn),白光LED很少用這個(gè)方法制造了,當(dāng)然了還有其他的方法發(fā)出白光,比如說(shuō)藍(lán)色的LED芯片上抹上黃色的熒光粉,咱們?nèi)庋劭雌饋?lái)就是白色的光了。
又有小伙伴要問(wèn)了,中村修二怎么就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),怎么就不是頒布給紅色發(fā)光二極管的發(fā)明人,或者綠色發(fā)光二極管的發(fā)明人呢,他們的貢獻(xiàn)也很大啊,為何就給了時(shí)隔那么久才發(fā)明出藍(lán)色發(fā)光二極管的發(fā)明者呢?
因?yàn)橛捎谥谱魉{(lán)色LED非常困難,其他的發(fā)明者因?yàn)橹谱鞴に,放棄了繼續(xù)研究,中村修二還是堅(jiān)持的繼續(xù)研發(fā),藍(lán)色發(fā)光二極管的出現(xiàn),混合黃色的熒光粉,把LED推向了照明界。
藍(lán)色發(fā)光二極管的出現(xiàn),聚齊了三原色,在顯示屏中,實(shí)現(xiàn)了全彩顯示屏;旌习l(fā)出白色的光源,實(shí)現(xiàn)了LED作為照明光源的用途。所以藍(lán)光LED在LED照明上有著重要的意義。
許多的顏色要么基于三原色或者兩原色混合發(fā)光,或者單一的原色加上熒光粉發(fā)不同顏色的光,實(shí)現(xiàn)白光的兩種途徑中,目前應(yīng)用最廣泛,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的就是在藍(lán)色LED的基礎(chǔ)上加了黃色的熒光粉。
每個(gè)顏色都對(duì)應(yīng)著它自己的波長(zhǎng),什么是波長(zhǎng)呢?拿一根繩子,上下?lián)u動(dòng),會(huì)出現(xiàn)波浪形,而波長(zhǎng)就是兩個(gè)相鄰的浪頂之間的距離,用納米做單位。波長(zhǎng)和摻雜的不同雜質(zhì)和電壓有關(guān)。
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有小伙伴問(wèn)一個(gè)LED能發(fā)出幾種光,是什么操作?這種發(fā)光二極管里面有發(fā)出兩種顏色的LED芯片,有三個(gè)引腳,三個(gè)引腳中有一個(gè)是公共端,共陽(yáng)極或者共陰極,拿紅綠LED來(lái)說(shuō),接上公共端和紅色LED另一引腳,則發(fā)出紅色的光芒,接上綠色引腳和公共端則發(fā)出綠色光芒,當(dāng)兩個(gè)顏色同時(shí)接通,紅色和綠色光芒混合,就發(fā)出黃色的光。
這種LED 集成后在顯示屏的應(yīng)用比較廣泛,在火車(chē)站比較常見(jiàn),火車(chē)站上的列車(chē)時(shí)刻表,還有就是用在交通信號(hào)燈上面等等。
還有就是閃爍版的led了,現(xiàn)在市面上有自己就會(huì)閃爍的LED,叫自閃爍LED。它里面有控制閃爍電路,只要通上工作電壓就能嗶哩嗶哩的閃爍了。如果小伙伴有興趣的話用PCB板做一個(gè)電阻和電容構(gòu)成的振蕩電路,閃爍的頻率并不高。
現(xiàn)如今LED照明已經(jīng)遍布咱們的生活,LED消耗能量和白熾燈減少80%左右,較節(jié)能燈減少40%左右。
白熾燈主要是通過(guò)鎢絲的發(fā)熱產(chǎn)生光源,這種燈效率不高,大部分的電能被轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉了,溫度越高,鎢絲慢慢升華成為了鎢氣,然后粘附在燈泡里,使燈泡變黑,白熾燈做成 “大肚子”是有原因的,鎢氣升華后擴(kuò)散的廣,不會(huì)集中一起,不然黑色覆蓋燈泡,發(fā)光亮度就會(huì)減少。慢慢的鎢絲越來(lái)越細(xì),等它斷了,這只白熾燈也就結(jié)束了它的壽命。
LED照明應(yīng)用范圍廣,效率高,占據(jù)了主要的市場(chǎng),但是效率受高溫影響而急劇下降,發(fā)熱量也大,這就是為什么LED燈有個(gè)散熱器的原因了,一般情況下LED壽命長(zhǎng)達(dá)50000個(gè)小時(shí),能用個(gè)五、六年。白熾燈慢慢的也退出了歷史的舞臺(tái),將來(lái)會(huì)不會(huì)有其他的照明硬件把LED給擠下去呢?小伙伴們請(qǐng)留言探討探討。
LED要盡量工作在額定電壓電流范圍內(nèi),才能更好的延長(zhǎng)發(fā)光二極管的使用時(shí)長(zhǎng)。
發(fā)光二極管燒燈的原因
1.電壓過(guò)高
發(fā)光二極管對(duì)電壓的要求是比較高的,一旦使用的電源電壓過(guò)高,就會(huì)使發(fā)光二極管的電流超出額定電流范圍,導(dǎo)致LED發(fā)熱過(guò)大而燒燈。
2.電流過(guò)大
發(fā)光二極管的電流也要求比較嚴(yán)格,過(guò)大的電流也會(huì)導(dǎo)致LED局部溫度過(guò)高,甚至燒燈。
3.長(zhǎng)時(shí)間使用
雖然發(fā)光二極管的壽命很長(zhǎng),但是長(zhǎng)時(shí)間使用一定會(huì)影響它的使用壽命,形成燈珠之間的老化,從而導(dǎo)致發(fā)熱不均勻而燒燈。
4.使用環(huán)境過(guò)熱或過(guò)冷
發(fā)光二極管的使用溫度一般要在-20℃~80℃之間,如果使用環(huán)境過(guò)熱或過(guò)冷,LED工作溫度會(huì)改變,導(dǎo)致燒燈。