文档介绍：LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
一、LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
二、LED光源的特点
1. 电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境
4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50%
5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级
6. 对环境污染:无有害金属***
7. 颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色
8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。
三、单色光LED的种类及其发展历史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,。
70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。
几个光学术语的解释以及换算关系!
(光度)的含义是什么?  
答:发光强度(光度,I)定义为:点光源在某一方向上的发光强度,即是发光体在单位时间内所射出的光量,也简称为光度,常用单位为烛光(cd,坎德拉),一个国际烛光的定义为以鲸鱼油脂制成的蜡烛每小时燃烧120格冷(grain)所发出的光度,
(光度)的单位是什么?  
答:发光强度常用单位为烛光(cd,坎德拉),国际标准烛光(lcd)的定义为理想黑体在铂凝固点温度(1769℃)时,垂直于黑体(其表面积为1m2)方向上的60万分之一的光度,所谓理想黑体是指物体的放射率等于1,物体所吸收的能量可以全部放射出去,使温度一直保持均匀固定,国际标准烛光(candela)与旧标准烛光(candle)的互换关系为 1candela=
?光通量的单位是什么?  
答:光通量(φ)的定义是:点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者(人能感觉出来的辐射通量)即称为光通量。光通量的单位为流明(简写lm),1流明(lumen或lm)定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量,由于整个球面面积为4πR2,所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4π,或者说球面有4π,因此按照流明的定义可知一个cd的点光源会辐射4π流明,即φ(流明)=4πI(烛光),假定△Ω为很小的立体弧角,在△Ω立体角内光通量△φ,则有△φ=△ΩI
?  
答:一英尺烛光是指距