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北京旭輝照明工程有限公司
2023-12-26 09:17:39








LED(LightingEmittingDiode)照明即是發(fā)光二極管照明,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料,在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射,直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠色的光,在此基礎(chǔ)上,利用三基色原理,添加熒光粉,可以發(fā)出任意顏色的光。利用LED作為光源制造出來的照明器具就是LED燈具。LED照明燈具里,反射用途的LED照明燈具可以完全勝任于任何場合,大面積室內(nèi)照明還不成熟。


照明原理
LED光源的LED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(dǎo)體制成的,其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-V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(jìn)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(fù)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(fù)合而發(fā)光,或者先被發(fā)光中心捕獲后,再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外,還有些電子被非發(fā)光中心(這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲,而后再與空穴復(fù)合,每次釋放的能量不大,不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大,光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)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(shí)踐證明,光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料帶隙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(dǎo)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。已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管,但其中藍(lán)光二極管成本、價格很高,使用不普遍。


(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。
(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。
(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。
不改變材質(zhì)的前提下,在LED的極限范圍內(nèi),提高亮度的手段就是提高電流,隨著電流升高,LED發(fā)熱量會劇增。使用過LED光源便攜投影機(jī)的,或微投的朋友,一定都深有體會,LED光源的投影機(jī),非常熱,而且普遍會有明顯的噪音。這些產(chǎn)品,機(jī)身小是一方面,關(guān)鍵還是其自身發(fā)熱量較大所致。
隨著功率的增加,LED的散熱問題顯得越來越突出,大量實(shí)際應(yīng)用表明,LED不能加大輸入功率的基本原因,是由于LED在工作過程中會放出大量的熱,使管芯結(jié)溫迅速上升,熱阻變大。輸入功率越高,發(fā)熱效應(yīng)越大。溫度的升高將導(dǎo)致器件性能變化與衰減,非輻射復(fù)合增加,器件的漏電流增加,半導(dǎo)體材料缺陷增長,金屬電極電遷移,封裝用環(huán)氧樹脂黃化等等,嚴(yán)重影響LED的光電參數(shù)。甚至使功率LED失效。因此,對于LED器件,降低熱阻與結(jié)溫、對發(fā)光二極管的熱特性進(jìn)行研究顯得日趨重要。


如今有些供貨商為了處理這個難題,創(chuàng)造了無鋁電解電容的LED驅(qū)動電源計(jì)劃。但并不是所有的LED驅(qū)動電源供貨商都擁護(hù)這種做法。陳嶸指出:“當(dāng)前量產(chǎn)的LED驅(qū)動電源中沒有一款是選用了無電解電容的驅(qū)動計(jì)劃,由于沒有它的話,許多試驗(yàn)規(guī)范通不過,如EMI測驗(yàn)和無閃爍測驗(yàn)?!?br /> 而選用鋁電解電容的LED驅(qū)動電源計(jì)劃很簡單通常以上測驗(yàn), pcb抄板若是換成薄膜電容和陶瓷電容或鉭電容,情況如何呢?薄膜電容要到達(dá)一樣的電容量(通常為100-220uF),體積就會很大,并且本錢也太高,陶瓷電容通常容量太小,如用多個陶瓷電容完成這么大的容量,占板面積和本錢都太大,鉭電容要具有這么大容量,一是太貴,而是耐壓太低達(dá)不到需求,因而換成其它任何品種的電容,基本上不是體積太大,就是太貴,如為了這些缺陷換成容量較小的電容,消除紋波的作用就沒有那么好,許多出口產(chǎn)品所需的嚴(yán)厲認(rèn)證測驗(yàn)?zāi)繕?biāo)就無法經(jīng)過,因而當(dāng)前高質(zhì)量的LED驅(qū)動電源仍是遍及選用鋁電解電容。


使用壽命長:LED體積小、重量輕,外殼為環(huán)氧樹脂封裝,不僅可以保護(hù)內(nèi)部芯片,還具有透光聚光的能力。LED使用壽命普遍在5萬―10萬小時之間,因?yàn)長ED是半導(dǎo)體器件,即使是頻繁的開關(guān),也不會影響到使用壽命。當(dāng)今家用照明主要使用的是白熾燈、熒光燈及節(jié)能熒光燈。




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張衍坤
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