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LED灯珠的基本发光原理

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LED灯珠的基本发光原理

 LED灯珠的基本发光原理   

虽然目前主流的常见的LED灯具包含:led球泡灯,LED筒灯,LED灯带,LED隧道灯,led灯管led日光灯led工矿灯led路灯等,但所有的这些LED灯具都离不开基本的发光单元部件——LED灯珠。下面我们来讲讲LED灯珠的基本发光原理。    

LED是由Ⅲ一Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化嫁)、GaP(磷化嫁)和GaAsP(磷砷化嫁)等半导体制成的,这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生P和N架构。因此它具有一般P一N结的l一N特性,即正向导通,以及反向截止和击穿特性:此外,在一定条件下,它还具有发光特性。两种不同的载流子空穴和电子在不同的电极电压作用下

从电极流向P和N架构。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶;同时以光子的模式释放出能量。

    假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者被发光中心捕获后与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带和介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合。每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于

复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数um以内产生。

理论和实践证明,光的峰值波长义与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即image式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380 nm紫光一780 nm红光),半导体材料的E,应在3.26-1.63 eV。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,其中蓝光二极管的成本和价格很高,使用不普遍。

    它所发出光的波长(决定颜色)由组成P和N架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料,在这些材料在常温下电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,所以硅和锗二极管不能发光。但在极低温的特定温度下则会发光,必须在特殊角度卜才可发现,而发光的亮度不明显。发光二极管所用的材料都是直接带

隙型的,这些禁带能量对应近红外线、可见光或近紫外线波段的光能量。

   发展初期,采用砷化稼(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步,各种颜色的发光二极管现今皆可制造。电流从LED阳极流向阴极时调节电流便可调节光的强度,如图1一1所示。

图1-1   LED发光原理

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