【科普微博士】为什么用发光二极管照明能省电

来源: 作者:科普工作队 发布日期:2015-06-29 00:00:00



  LED的发明
  发光二极管 (LED) 是一种应用非常广泛的电子元件,可以用作电路畅通的指示灯,比如电视机或者一些充电器的电源灯,也可以用作装饰灯或者是照明用的各种光源,例如激光笔里的关键部件就是一个 LED 激光器。那么, LED 灯是怎么工作的呢?
  这个问题还需要从 LED 采用的原材料 —— 半导体谈起。半导体可以分成两大类: n 型半导体和 p 型半导体。前者主要靠少量带负电的电子参与导电,后者主要靠少量带正电的电子空位(又称“空穴”)导电。
  这两种半导体放在一起的时候,它们的能带会连在一起,形成叫作 pn 结的结构,这就是 LED 灯内部的关键部分了。当 LED 通电的时候, n 型半导体里面的电子在电场的驱动下,穿过 pn 结,然后落入 P 型半导体的电子空位中,同时发出光来。
  在 LED 发光的过程中,绝大部分能量转换成了光,只有很少的能量转换成热能被耗散掉。所以, LED 灯要比白炽灯泡节能得多。而白炽灯泡发光的时候,它的灯丝被电流加热到上千摄氏度的高温,灯丝会发射出各种不同波长的电磁波,其中只有很小一部分处于可见光的范围内,要发出同样亮度的可见光需要耗费更多的电能,其中很大一部分的电能被转换成热能耗散掉了。
  LED 灯光的颜色(波长 )
  和所利用的半导体材料的参与导电粒子和不参与导电的电子之间的能量差距有关,这个能量差距叫作能 隙。使用能隙较 宽的半导体材料制作出来的 LED 灯发蓝色的光,用能隙较窄的半导体材料制作的 LED 灯发红光。现在我们能实现从紫外光、紫光、蓝光、绿光一直到红光、红外光的各种不同颜色,可以做成丰富多彩的 LED 装饰灯。
  用 LED 做成的白色照明灯正在逐渐走进我们的生活,除了用作新型的灯泡和手电筒之外,还应用在 LED 电视上。要实现白色的 LED 灯有两种方法。一种是在灯的内部包含红绿蓝三种 LED 灯,然后把这三种颜色混成白色的光。另外一种就是在蓝色的 LED 灯上涂上一层可以吸收蓝光并发出比较宽范围黄色光的荧光粉,这样,剩余的蓝色光和黄光混合之后就得到了略微 偏蓝的白色光。 【微博士】LED的发明
  
  1962年,通用电气公司的工程师尼克 • 何伦亚克开发出了实用的 LED 。 早期的 LED 只能发出微弱的红光 , 如今 LED 发光强度多样 , 波段也遍及可见光、红外光和紫外光。

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