一、led发光二极管结构、发光原理
led(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
led的核心部分是由P型半导体(一种在硅或锗等半导体材料中加入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素的晶片)和N型半导体(一种在在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素的晶片)组成的晶片(两种半导体紧紧粘贴在一起),在p型半导体和n型半导体之间的过渡层,称为p-n结。
在P型半导体中,空穴(晶体原子之间共价键上的价电子脱离后而形成的空洞。带正电)叫多数载流子(导体或半导体的导电作用是通过带电粒子的运动(形成电流)来实现的,这种电流的载体称为载流子),电子(带负电)叫少数载流子。而在N型半导体中,空穴(带正电)叫少数载流子,电子(带负电)叫多数载流子。加电后,在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层,也就是常说的PN结(PNJunctionTransistors)。PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力,当对PN结施加正向电压时,电流从LED的阳极流向阴极,PN结中少数载流子与多数载流子进行复合,多余的能量就会以光子的形式释放出来,也就是我们所看到的光。从而把电能直接转换为光能。而在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,光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。光的强弱与电流有关。
通过对其中发光材料的研究,人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的LED元件。通常晶片附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来,所以能起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
二、led发光颜色
普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。
光,—般是指可见光,可见光光谱的波长范围为380nm~760nm(说明:可见光的波长范围占电磁波的波长范围一少部分,可以认为光是一种电磁波,但光又有区别于一般电磁波的特性,所以光具有波粒二象性,即光既具有波的特性,如干涉、衍生等现象;同时又具有一般粒子束的特性。
可见光透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光带,这光带依次排列的图案称为光谱。其中红光波长最长,紫光波长最短,其它各色光的波长则依次介于其间。可见光的光谱中是没有白色光的,因为白光不是单色光,而是由多种单色光合成的复合光,正如太阳光是由七种单色光合成的白色光,而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。
红640—780nm
橙640—610
黄610—530
绿505—525
蓝505—470
紫470—380
红外线:在可见光红色光以外(>0.76微米)的人眼感觉不到的光线,红外线(近红外线,波长为0.75~1.50μm之间;中红外线,波长为1.50~6.0μm之间;远红外线,波长为6.0~l000μm 之间。)和无线电波;波长短于紫色光的(<0.4微米)有紫外线。
紫外线:在可见光紫色光以外的人眼感觉不到的光线,紫外线是电磁波谱中波长从0.01—0.40微米(可见光紫端到X射线间)辐射的总称。
短波紫外线:简称UVC。是波长200NM-280NM的紫外光线。短波紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收。不能达到地球表面,对人体产生重要作用(如:皮肤癌患者增加)。因此,对短波紫外线应引起足够的重视。(致癌)
中波紫外线:简称UVB。是波长280NM-320NM的紫外线。中波紫外线对人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收,不能在渗入皮肤内部。但由于其阶能较高,对皮肤可产生强烈的光损伤,被照射部位真皮血管扩张,皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化,严重者可引起皮肤癌。中波紫外线又被称作紫外线的晒伤(红)段,是应重点预防的紫外线波段。(晒伤)
长波紫外线:简称UVA。是波长320NM-400NM的紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强,可达到真皮深处,并可对表皮部位的黑色素起作用,从而引起皮肤黑色素沉着,使皮肤变黑,起到了防御紫外线,保护皮肤的作用。因而长波紫外线也被称做“晒黑段”。长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症,但对皮肤的作用缓慢,可长期积累,是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。(晒黑、老化)
三、led发光应用
紫外光led:
就是放出的光在紫外线的频率范围里的led,可用于验钞机上是紫外线灯,LED材料的带隙越宽,其发光波长越短。氮化镓铝和氮化铝LED可发出紫外光。他看起来是淡蓝的,是因为它除了发出紫外线外还发出少量蓝光和紫光,真
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