LED灯的原理

LED是发光二极管，是20世纪中期发展起来的新技术。它依靠半导体异质结中的电子通过势垒产生的能量迁越直接发光。通过LED制作的灯具由于发光过程不产生热量，能量转换效率接近百分之百，寿命超长，是照明技术的发展方向。

结构及原理

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。

光源特点

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：无有害金属汞 。

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。
应用范围

LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。

把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫双基色屏或伪彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素的显示屏叫三基色屏或全彩屏。制作室内LED屏的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体，室外LED屏的像素尺寸多为12-26毫米，每个像素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称像素筒或像素模块。

LED显示屏如果想要显示图象，则需要构成像素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。在当前的技术水平下，256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，图像还原效果比较令人满意。

资料显示，LED光源比白炽灯节电87%、比荧光灯节电50%，而寿命比白炽灯长20~30倍、比荧光灯长10倍。LED光源因具有节能、环保、长寿命、安全、响应快、体积小、色彩丰富、可控等系列独特优点，被认为是节电降能耗的最佳实现途径。

LED节能灯

LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长，易控制，免维护，安全环保，是新一代固体冷光源，比管形节能灯省电，亮度高，投光远，投光性能好，使用电压范围宽，光源通过微电脑内置控制器，可实现LED七种色彩变化，光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿色环保，适用家庭，商场，银行，医院，宾馆，饭店他各种公共场所长时间照明。与白炽灯管或低压荧光灯管，LED的稳定性和长寿命是明显优势：白炽灯的连续工作时间很少超过1000小时，采用电子驱动器的荧光灯管的连续工作时间可超过8000小时，但LED无故障工作50 000小时。您没听说过谁家的电视机电源指示灯坏了吧？没见过电脑的指示灯或硬盘灯损坏吧？

LED发光二极管led节能灯特点：

1、高效节能一千小时仅耗几度电（普通60W白炽灯十七小时耗1度电，普通10W节能灯一百小时耗1度电)；

2、超长寿命半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）；

3、光线健康光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射（普通灯光线中含有紫外线和红外线） ；

4、绿色环保不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰）；

5、保护视力直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）；

6、光效率高发热小，90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能）；

7、安全系数高所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患，于矿场等危险场所；

8、市场潜力大低压、直流供电，电池、太阳能供电，于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。

灯带

紫光LED灯 1、柔性LED灯带是采用FPC做组装线路板，用贴片LED进行组装，使产品的厚度仅为一枚硬币的厚度，不占空间；普遍规格有30cm长18颗LED、24颗LED以及50cm长15颗LED、24颗LED、30颗LED等。还有60cm、80cm等，不同的用户有不同的规格。并且可以随意剪断、也可以任意延长而发光不受影响。而FPC材质柔软，可以任意弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩而不会折断。适合于不规则的地方和空间狭小的地方使用，也因其可以任意的弯曲和卷绕，适合于在广告装饰中任意组合各种图案。

2、LED硬灯条是用PCB硬板做组装线路板，LED有用贴片LED进行组装的，也有用直插LED进行组装的，视需要不同而采用不同的元件。硬灯条的优点是比较容易固定，加工和安装都比较方便；缺点是不能随意弯曲，不适合不规则的地方。硬灯条用贴片LED的有18颗LED、24颗LED、30颗LED、36颗LED、40颗LED等好多种规格；用直插LED的有18颗、24颗、36颗、48颗等不同规格，有正面的也有侧面的，侧面发光的又叫长城灯条。

LED灯带、LED灯条因为长寿命（一般正常寿命在8~10万小时）、绿色环保而逐渐在各种装饰行业中崭露头角。LED灯带、LED灯条现在已经广泛应用于家具、汽车、广告、照明、轮船等行业。

灯带是LED灯带的简称，大部分人说的时候不习惯名词太长，于是把前面的LED给省略了，直接就叫灯带。这样灯带的叫法也包含了以前很多大二线、大三线、圆二线等等的直接用线材连接LED而不用FPC或PCB的老式灯带，当然也就包含了柔性灯带和硬灯带。

灯条 这是PCB硬灯条和长城灯条的简称。

LED Strip 这是LED灯带的英文名称。Strip在Yahoo翻译的解释是“带钢”，翻译中的解释是“小条”，但LED灯带在国外客户嘴里的名词就是LED Strip Flex LED Strip。这是柔性LED灯带的英文名称。Flex在翻译中的解释是“挠性”，在翻译中的解释却成了“导电线”。但国外客户说的Flex LED Strip就是我们国内大家所说的柔性LED灯带。

LED Light Bar。这是LED灯条的英文名词。Light Bar在Yahoo翻译的解释是“光带”，在翻译中的解释却成了“鉴于酒吧”。看来每个翻译都不一样啊，不过国外客户习惯叫LED灯条为LED Light Bar。

发展历史

细脚LED灯 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，相应的发光效率约0.1流明/瓦。

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。

最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。

汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。

LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。

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