夜晚，霓虹燈絢麗、璀璨，流光溢彩，一座座城市被裝點(diǎn)得格外美麗、夢(mèng)幻。而這些璀璨燈光的背后，LED燈是頭等功臣！


其實(shí)，生活中到處都有LED燈的身影，同學(xué)們對(duì)它也一定非常熟悉。那么，LED燈到底靠什么原理發(fā)光？它和普通的白熾燈又有什么區(qū)別呢？




LED燈的組成及發(fā)光原理





LED的全稱是Light Emitting Diode，是發(fā)光二極管的英文縮寫。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它是一種可以將電能直接轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體材料器件，能發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫以及白色的光。



它的內(nèi)部半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)由兩部分組成——N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中主要含有電子，而P型半導(dǎo)體中空穴占主導(dǎo)地位。當(dāng)這兩部分半導(dǎo)體連接在一起的時(shí)候，它們就形成了“PN結(jié)”。電流通過(guò)這個(gè)PN結(jié)時(shí)，電子和空穴相結(jié)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射光。




而二極管的材料不同，產(chǎn)生的光的顏色就不同，也便成了我們所看到的各種顏色的LED燈，這便是LED燈的發(fā)光原理。這半導(dǎo)體晶片是它的“心臟”所在。



但是，我們平時(shí)z常見(jiàn)到的白光不是那么容易就能獲得的。z簡(jiǎn)單的一種方式就是利用紅、綠、藍(lán)三色混合產(chǎn)生白光，這種方式可以輕松調(diào)出所需的色溫、色光，但在電源供應(yīng)設(shè)計(jì)方面比較復(fù)雜，并且存在不均勻發(fā)光問(wèn)題。此外，我們還可以利用熒光粉涂層方式，發(fā)光效率強(qiáng)，但是白光均勻度易受到多種因素的影響。



生活中，我們還能看到另外一種由特殊芯片構(gòu)成的LED燈能發(fā)出白光，它們由GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起構(gòu)成。GaN芯片發(fā)出藍(lán)光后，一部分藍(lán)光將YAG熒光粉激發(fā)，使其發(fā)出黃色光，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，從而得到白光。我們可以通過(guò)改變熒光粉的化學(xué)組成和厚度，來(lái)獲得不同類型的白光。





LED燈如何省電節(jié)能



LED燈能在燈泡市場(chǎng)的更新迭代中成為勝者，將白熾燈、熒光燈、G強(qiáng)度氣體放電燈等成員一一淘汰，一定有它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)所在，那就是節(jié)能性！


自從愛(ài)迪生改良燈泡以來(lái)，白熾燈一直占據(jù)著主要市場(chǎng)，但是它的光電轉(zhuǎn)換效率只有2%~4%。在Q面普及節(jié)能減排、綠色環(huán)保的J天，LED燈無(wú)疑是時(shí)代的寵兒，它在發(fā)光強(qiáng)度、使用時(shí)間以及發(fā)光效率方面都呈現(xiàn)出較明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，發(fā)光效率的實(shí)際值可以高達(dá)90%。在同等光亮強(qiáng)度的條件下，LED燈只需要損耗白熾燈發(fā)光電能的1/10，1 000小時(shí)只耗幾千瓦時(shí)電，這樣的節(jié)能差距之大顯而易見(jiàn)。不只如此，LED燈的使用壽命也非常長(zhǎng)，可以達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)。



而普通的日光燈，它的兩端各有一燈絲，燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的汞蒸氣，燈管壁上涂有熒光粉，兩根燈絲之間的氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線，讓熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光。這種燈具的特點(diǎn)在于，它在使用前需要一個(gè)很高的電壓來(lái)激發(fā)，正常發(fā)光時(shí)又只允許通過(guò)不大的電流，這種電壓的不穩(wěn)定性不只耗電，還增加了它本身的損壞率。


而LED燈的工作電壓較低，低于人體安全電壓，比普通民用電源更為安全可靠，也非常適用于公共場(chǎng)合的照明。不只如此，LED燈無(wú)燈絲，靠半導(dǎo)體芯片發(fā)光，不受振動(dòng)影響，也不隨外部電壓和環(huán)境溫度的改變而改變。同時(shí)，它的光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射，對(duì)人體更健康。在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，LED燈同樣具有很大優(yōu)勢(shì)，它可以通過(guò)直流供電。電池和太陽(yáng)能都能為其供電，在野外也能使用。