防爆手電筒LED發(fā)光原理

　　hbzhan內容導讀：防爆手電筒是以發(fā)光二極管作為光源,可以進行反復充電使用的手持新型照明工具,它具有省電、耐用、亮度強等優(yōu)點，適合夜間外出、停電做應急照明使用。防爆手電筒由LED光源、外殼、充電電池、開關、線路板等組成。外殼上明顯位置鑄有防爆標志和防爆證號。
　　
　　一、防爆手電筒LED發(fā)光原理
　　
　　發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復合而發(fā)光，如圖1所示。
　　
　　假設發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復合量相對于非發(fā)光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區(qū)內發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結面數(shù)μm以內產(chǎn)生。
　　
　　理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即λ≈1240/Eg（mm）
　　
　　式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。現(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。
　　
　　二、LED的特性
　　
　　（1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的zui大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。
　　
　　（2）zui大正向直流電流IFm：允許加的zui大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。
　　
　　（3）zui大反向電壓VRm：所允許加的zui大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。
　　
　　（4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。