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为了除掉损耗区就必须使N型向P型移动和空穴应反向移动。为了达到目的,连接二极管N型一方到电流的负极和P型就连接到电流的正极。这时在N型物质的自由电子会被负极电子排斥和吸引到正极电子。在P型物质中的电子空穴就移向另一方向。当电压在电子之间足够高的时候,在损耗区的电子将会在它的电子空穴中和再次开始自由移动。损耗区消失,电流流通过二极管。
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如果尝试使电流向其它方向流动,P型端就边接到电流负极和N型连接到正极,这时电流将不会流动。N型物质的负极电子被吸引到正极电子。P型物质的正极电子空穴被吸引到负极电子。因为电子空穴和电子都向错误的方向移动所以就没有电流流通过汇合处,损耗区增加。
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光是能量的一种形式,一种可以被原子释放出来。是由许多有能量和动力但没质量的微小粒子似的小捆组成的。这些粒子被叫做光子,是光的最基本单位。光子是因为电子移动才释放出来。在原子中,电子在原子的四周围以轨道形式移动。电子在不同的轨函数有着不同等的能量。通常来说,有着更大能量的电子以轨道移动远离了核子。当电子从一个更低的轨道跳到一个更高的轨道,能量水平就增高,反过来,当从更高轨函数跌落到更低的轨函数里时电子就会释放能量。能量是以光子形式释放出来的。更高能量下降释放更高能量的光子,它的特点在于它的高频率。
自由电子从P型层通过二极管落入空的电子空穴。这包含从传导带跌落到一个更低的轨函数,所以电子就是以光子形式释放能量。这在任何二极管里都会发生的,当二极管是由某种物质组成的时候,你只是可以看见光子。在标准硅二极管的原子,比如说,当电子跌落到相对短距离原子是以这样的方式排列。结果,由于电子频率这么低的情况下人的眼睛是无法看得到的。
可见光发光二极管,比如用在数字显示式时钟的,间隙的大小决定了光子的频率,换句话说就是决定了光的色彩。当所有二极管都发出光时,大多数都不是很有效的。在普通二极管里,半导体材料本身吸引大量的光能而结束。发光二极管是由一个塑性灯泡覆盖集中灯光在一个特定方向。
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发光二极管比传统的白炽灯有几个优点。第一个是发光二极管没有灯丝会烧坏,所以寿命就更长。此外,发光二极管的小小塑性灯泡使得发光二极管更持久耐用。还可以更加容易适合现在的电子电路。传统白炽灯的发光过程包含了产生大量热量。这是完全是浪费能源。除非你把灯当做发热器用,因为绝大部分有效电流并不是直接产生可见光的。发光二极管所发出的热非常少,相对来说,越多电能直接发光就是越大程度上减少对电能的需求。
发光二极管特点
发光二极管与通俗二极管一样是由一个PN结构成,也具有单领导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注进到N区的空穴和由N区注进到P区的电子,在PN结四周数微米内别离与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材估中电子和空穴所处的能量状况不同。当电子和空穴复合时开释出的能量多少不同,开释出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特点曲线很陡,应用时必须串联限流电阻以控制经过过程管子的电流。限流电阻R可用下式计算:
R=(E-UF)/IF
式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流。
发光二极管与小白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;经过过程调制经过过程的电流强弱可以便利地调制发光的强弱。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在很多电子设备中用作旌旗灯号显示器。把它的管心做成条状,用7条条状的发光管构成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9十个数量字。
不同颜色发光二极管的差异红光:红色发光二极管的波长在650nm至700nm之间,管压降通常在2.1V附近。
绿光:绿色发光二极管的波长在555至570nm之间,管压降在3.0V至3.2V之间。
黄光:黄色的发光二极管的波长在585nm,他的管压降为1.8V至2.0V。
白光:白色的发光二极管的压降在3.5V左右。
发光二极管参数
1、色温
常规色温:暖白光(WW)2700-3200k、自然光(NW)4000-4500K、正白光(PW)6000-6500K、 冷白光(CW)7000-7500k 【此处冷白光区别与珠宝灯的冷白光,珠宝灯的冷白光一般为15000-20000K】另外,红色、绿色、蓝色等单一彩色灯珠chang也可以做。
2、功率
LED球泡灯一般的功率都在12W以下。常见LED球泡灯功率分为:3w、4w、5w、6w、7w、8w、9w、10w。
3、电压和电流
电压和电流也是LED球泡灯很重要的基本参数。世界不同国家的电网电压以及某些场合使用的电压是不一样的。常用的电压为12v、110v、220v、85v-265v。电流分为输入电流和灯珠电流。第一:输入电流:可以用电源测试出来了,不同的功率不一样,以仪器为准。第二:灯珠电流:一般大功率都是以300mA—320mA-之间。电流对LED灯的光衰影响很大,因此电流的稳定性也很重要。灯珠电流和电压不能给的太大,否则会严重影响LED灯的寿命。
4、光效
光效也是LED球泡灯很重要的一个因素。目前(2013年8月)为止,用日亚、科锐等芯片的灯珠光效一般为150-0Lm/W左右。【此处不考虑实验室环境下测试的光效,目前(2013-4月为止,科锐公布的实验室下最高光效为276Lm/W】,目前国内用台湾芯片的灯珠光效基本在100-130Lm/W上下。
5、光通量
光通量主要由LED球泡灯的光效和功率来决定。一般用积分球测量。
6、照度
照度一般灯光设计师会考虑的比较多,一般情况下,我们考虑的很少。照度的单位为勒克斯,英文为Lux,现在也可以缩写为Lx。1 Lm的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度。照度通常用照度表进行测量,照度表使用简单,购买成本便宜,在没有积分球系统的时候可以用照度表来测量作为一些参考。
7、光衰
光衰用通俗的话讲,就是球泡灯在使用一定时间后,亮度下降了多少。影响LED灯光衰最主要的因素是散热和电流。电流不稳定、散热效果差,光衰就会很严重。如果LED灯泡使用的是隔离式恒压+恒流LED驱动电源、车铝灯壳散热,则光衰控制在2‰以内。
8、色差
色差就是色温的不一致性,一般暖白光(2700-3200k)会考虑到色差问题。暖白光就是我们平时说的黄光,有时候我们买了两支同样品牌、同样功率发黄光的节能灯,在同一环境下点亮,会发现一个光色比较亮,一个光色比较暗,这种情况就是色差。在有些场合,色差是觉得不允许出现的。
9、显色性
光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度;光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离,能较全面反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好,我们所见到的颜色也就接近自然色,显色性低的光源对颜色表现较差,我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为 100 ,各类光源的显色指数各不相同,如:高压钠灯显色指数 Ra=23 ,荧光灯管显色指数 Ra=60~90 。显色分两种:忠实显色:能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数 (Ra) 高的光源,其数值接近100 ,显色性最好。效果显色:要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。
10、眩光
视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
11、使用寿命
LED在一般说明中,都是可以使用50,000小时以上,还有一些生产商宣称其LED可以运作100,000小时左右。这方面主要的问题是,LED并不是简单的不再运作而已,它的额定使用寿命不能用传统灯具的衡量方法来计算。实际上,在测试LED使用寿命时,不会有人一直呆在旁边等着它停止运作。不过,还是有其他方法来测算LED的使用寿命。LED之所以持久,是因为它不会产生灯丝熔断的问题。LED不会直接停止运作,但它会随着时间的推移而逐渐退化。有预测表明,高质量LED在经过50,000小时的持续运作后,还能维持初始灯光亮度的60%以上。假定LED已达到其额定的使用寿命,实际上它可能还在发光,只不过灯光非常微弱罢了。要想延长LED的使用寿命,就有必要降低或完全驱散LED芯片产生的热能。热能是LED停止运作的主要原因。
发光二极管LED驱动电路