【正文】 ? 最大功率 1~10瓦（單片） ? 價(jià)格 $ （白熾燈 $） LED在照明業(yè)中應(yīng)用 ? LED目前主要應(yīng)用于廣告和裝飾照明，道路交通信號(hào)光源，汽車(chē)的指示燈和剎車(chē)燈，庭園燈以及飛機(jī)和車(chē)廂內(nèi)的閱讀燈。 0 600 700 800 900 1000 GaAsP λ p=670nm λ p=655nm GaAsP λ p=565nm GaP λ p=950nm GaAs 發(fā)光二極管的光譜特性 λ/nm 相對(duì)靈敏度 ? LED固態(tài)照明被認(rèn)為是 21世紀(jì)照明新節(jié)能光源，因?yàn)樵谕瑯恿炼认?，半?dǎo)體燈耗電僅為普通白熾燈的 1/10,而壽命卻可以延長(zhǎng) 100。 圖中 砷磷化鎵 的曲線有兩根 ， 這是因?yàn)槠洳馁|(zhì)成分稍有差異而得到不同的峰值波長(zhǎng) λ p 。一般而言，發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于 5V，為了安全起見(jiàn)，使用時(shí)反向電壓應(yīng)在 5V以下。 圖為砷磷化鎵發(fā)光二極管的伏安曲線 ， 紅色約為 啟 ， 綠色約為 。 與此相似的可供制作發(fā)光二極管的材料見(jiàn)下表 。 通常用的砷化鎵和磷化鎵兩種材料固溶體 ， 寫(xiě)作 GaAs1xPx， x代表磷化鎵的比例 ， 當(dāng) x＞ ， 可得到 Eg≥ 。另外 ?這種光源也適用于高頻調(diào)制，所以也有著廣泛的應(yīng)用。為了使發(fā)光二極管降溫 ?可使用散熱器或冷卻器。正向電流為10mA，正向突變電壓為 ；反向耐壓－ 3V，反向電流約 10μA 。所以，可以制成不同發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。如用于光纖通訊、紅外夜視等多種領(lǐng)域中。當(dāng)溫度上升時(shí)，輻射波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。反向耐壓約為－ 5V，正向交變電壓約為 。當(dāng)摻入鋅和氮時(shí)，器件可發(fā)綠光，其發(fā)光的中心波長(zhǎng)為 ，而帶寬約為 。克服這些缺點(diǎn)將使發(fā)光二極管作用及應(yīng)用范圍劇增。 (5)發(fā)光二極管的主要缺點(diǎn)是發(fā)光效率低，有效發(fā)光面很難做大。 (3)光二極管的正向電壓很低，約 2V左右 。工作電流低于 25mA時(shí)，兩者基本為線性關(guān)系 。 可見(jiàn)光的波長(zhǎng) λ近似地認(rèn)為在 7 107m以下，所以制作發(fā)光二極管的材料，其禁帶寬度至少應(yīng)大于 h c /λ= eV 普通二極管是用鍺或硅制造的，這兩種材料的禁帶寬度 Eg分別為 ，顯然不能使用。 則 gEhc??gEch ??gEh ??普朗克常數(shù) h=╳ ；光速 c=3╳ 108m/s； Eg的單位為電子伏（ eV）， 1eV=╳ 1019J。 圖 317 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)原理 電子和空穴復(fù)合 ， 所釋放的能量 Eg等于 PN結(jié)的禁帶寬度 （ 即能量間隙 ） 。所注入到 P區(qū)里的電子和 P區(qū)里的空穴復(fù)合，注入到 N區(qū)里的空穴和 N區(qū)里的電子復(fù)合，這種復(fù)合同時(shí)伴隨著以光子形式放出能量，因而有發(fā)光現(xiàn)象。 ?在半導(dǎo)體 PN結(jié)中， P區(qū)的空穴由于擴(kuò)散而移動(dòng)到 N區(qū)， N區(qū)的電子則擴(kuò)散到 P區(qū)，在 PN結(jié)處形成勢(shì)壘，從而抑制了空穴和電子的繼續(xù)擴(kuò)散。 （ LED）的類(lèi)型 發(fā)光機(jī)理： ?在 P型半導(dǎo)體與 N型半導(dǎo)體接觸時(shí)，由于載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和由此產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)作用下的漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡而形成 P— N結(jié)。 圖 3l6 薄膜場(chǎng)致發(fā)光屏 主要內(nèi)容 （ LED）的類(lèi)型 二、發(fā)光二極管 LED（ Light Emitting Diode） 發(fā)光二極管也叫做注入型電致發(fā)光器件。 薄膜電致發(fā)光屏的主要特點(diǎn)是致密、分辨力高 ?對(duì)比好。在薄膜的兩電極間施加適當(dāng)?shù)碾妷壕涂砂l(fā)光。主要用于數(shù)碼、字符和矩陣的顯示。 這種發(fā)光屏的典型參數(shù)為：在 100V的直流電壓的激發(fā)下，光亮度約為 30cd／ m2；光亮度下降到初始值一半所對(duì)應(yīng)的壽命約上千小時(shí)；發(fā)光效率 ~／ W。此外還具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、制造工藝簡(jiǎn)單和成本低等優(yōu)點(diǎn)。這種發(fā)光屏結(jié)構(gòu)與交流發(fā)光屏相類(lèi)似。 該發(fā)光屏依靠傳導(dǎo)電流產(chǎn)生激發(fā)發(fā)光。由于熒光粉與電極間有高介電常數(shù)的絕緣層，自由電子并不導(dǎo)走，而是被束縛在陽(yáng)極附近，在交流電的負(fù)半周時(shí)，電極極性變換，自由電子在高電場(chǎng)作用下向新陽(yáng)極的方向，也就是向正半周時(shí)相反的方向加速。粉層中自由電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下加速而獲得很高的能量，它們撞擊發(fā)光中心，使其受激而處于激發(fā)態(tài)。 ? 發(fā)光屏材料主要是：硫化鋅 該發(fā)光屏的結(jié)構(gòu)如圖 315所示。按激勵(lì)電壓可分為 交流 和 直流 型。 利用電致發(fā)光現(xiàn)象制成的電致發(fā)光屏和發(fā)光二極管，完全脫離真空，成為全固體化的發(fā)光器件。它通過(guò)在器件兩個(gè)電極間加載交流電壓，并在一定的頻率下，使電場(chǎng)激發(fā)發(fā)光材料從而產(chǎn)生發(fā)光。 高壓汞燈 400 500 600 700 (nm) ? 低壓鈉燈 400 500 600 700 (nm) 固體發(fā)光光源 電致發(fā)光： 發(fā)光材料在電場(chǎng)激發(fā)下的一種發(fā)光現(xiàn)象。 高壓汞燈發(fā)出的可見(jiàn)光主要有 4條特征譜線組成，即， ， 578nm，因此它的光色偏藍(lán)綠，缺少紅光 。它光效高、光色好，而且可以根據(jù)不同需要設(shè)計(jì)制造出需要的光色。 管型熒光燈的主要部件 :玻璃殼、熒光粉涂層、電極、填充氣體和燈頭。燈內(nèi)的低氣壓汞蒸汽放電將 60%左右的輸入電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄩL(zhǎng) 。燈內(nèi)充有低氣壓的汞蒸汽和少量的惰性氣體。 熒光燈發(fā)光效率是白熾燈的 45倍，壽命是白熾燈的 38倍。 熒光燈： 是除白熾燈外應(yīng)用最廣泛、用量最大的氣體放電光源。例如低壓汞燈的輻射波長(zhǎng)為 254nm，鈉燈的輻射波長(zhǎng)為 589nm，它們經(jīng)常用作光電檢測(cè)儀器的 單色光源 。改變氣體的成分、壓力、陰極材料和放電電流大小，可得到主要在某一光譜范圍的輻射。 ? 光色適應(yīng)性強(qiáng)，可在較大范圍能選擇。 ? 不靠燈絲發(fā)光，電極可以做得牢固緊湊、耐震、抗沖擊 。 氣體放電光源的特點(diǎn) ? 發(fā)光效率高。 氣體燈的特點(diǎn)是輻射穩(wěn)定，功率大，且發(fā)光效率高。它們一般都采用直流供電，只有火焰炭弧可用交流供電。 (2)高壓電容火花 利用高壓在兩電極間產(chǎn)生火花放電的原理如圖 310所示 圖 310 高壓電容火花 (3)高壓交流電弧 高壓交流電弧的簡(jiǎn)單線路原理如圖 311所示。 一、開(kāi)放式氣體放電光源 (1)直流電弧 它采用碳或金屬作為工作電極，在外加直流電源供電下工作。 氣體放電燈消耗的能量?jī)H為白熾燈 1/2— 1/3。 在碰撞過(guò)程中電子會(huì)躍遷到高能級(jí) ， 引起原子的激發(fā) 。 制作時(shí)在燈中沖入發(fā)光用的氣體 ， 如氦 、 氖 、 氙 、 氪等 ，或金屬蒸汽 ， 如汞 ， 鈉 ， 鉈 ， 鏑等 ， 這些元素的原子在電場(chǎng)作用下電離出電子和離子 。白熾燈的紫外線含量很少。白熾燈泡的顯色性好，根本原因在于此。目前，幾乎所有的白熾燈泡都用鎢做燈絲。 ? 白熾燈對(duì)燈絲的要求 燈絲是白熾燈的主要部分，燈絲斷了燈也就壞了。 充氣白熾燈內(nèi)充入氬，氮，或者氬氣氮?dú)獾幕旌蠚怏w。 特點(diǎn) ：壽命短而且發(fā)熱大 、 效率低 、 動(dòng)態(tài)特性差 ， 但對(duì)接收光敏元件的光譜特