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LED是什么?

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  • 时间:2020-07-31
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   LED的英文——light emitting diode直译过来就是发光二极管。发光二极管是一种能将电能转化为光能的半导体,它的基本结构是将一块电致发光的半导体晶片,放在一个有引线的架子上,四周被环氧树脂密封。发光二极管的核心是一个由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在这两种半导体之间有一个过渡层,叫做“PN结”。在有些PN结中,当注入少量载流子和多数载流子复合时,多余的能量将会被以光的形式释放,从而把电能转化为光能。这就是LED的发光原理。但如果向PN结输入反向电压,那么少数载流子将难以注入,此时也就无法发光了。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管,就叫发光二极管,即LED。


  




  我们看到的LED灯通常有多种颜色,这些颜色取决于形成PN结的材料。当LED处于正向工作状态,即半导体两端输入正向电压,电流从LED的阳极流向阴极时,半导体晶体会因制作材料不同而发出不同颜色的光。例如,砷化镁二极管发红光,磷化镁二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光,氮化镁二极管发蓝光……在电流大小不同时,光的强弱也会改变。


  和其他光源相比,LED半导体光源被称为“绿色光源”,拥有诸多难以替代的优点:发光效率高,光效可达50至200流明/瓦;耗电量少,同样的照明效果,LED灯耗电量是白炽灯的八分之一,是荧光灯的二分之一;使用寿命长,平均可使用10万小时;亮度和色彩容易控制,可实现色彩动态变幻和数字化控制,亮度连续可调;不含汞、钠等有害物质,废弃物可回收,更为环保。此外,LED半导体光源还具有体积小、可靠性高、响应时间短、结构简单等特点,在城市景观照明上十分适用。


  




  但是部分LED灯的缺点也较为明显,那就是可能会对眼睛造成一定伤害。从光谱上来看,LED灯发出的光与传统的白炽灯和日光灯发出的光截然不同。白炽灯、日光灯发出的光与太阳光一样具有“红橙黄绿青蓝紫”七种颜色,但普通LED灯发出的光只有三种颜色——红、绿、蓝,其中又以波长最短的“蓝光”最为基本和重要。但人眼是不能太长时间接触蓝光的,如果接触蓝光时间过长,会对视网膜产生光化学反应损伤,产生大量具有细胞毒性的自由基,从而破坏视网膜细胞正常生长与工作,并且还会使视网膜的上皮层细胞受损,甚至产生黄斑点病变。


  一些不良商家为了提高LED灯的亮度,会利用蓝光来“激发”出其他颜色的光,从而产生“蓝光过量”问题。不过,一般经过国家质检上市的LED灯产品,不会存在“蓝光过量”的隐患。来源:科普中国-科学原理一点通


  本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。

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