led照明的原理

随着能源危机和环保意识的加强，led照明呈现出迅猛的发展势头，究竟什么是led照明，它的工作原理、驱动方案和应用领域如何？本文将一一进行详细的分析和探讨。

什么是led照明
LED（LightingEmittingDiode）照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，在此基础上，利用三基色原理，添加荧光粉，可以发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色等任意颜色的光。


LED照明的原理
LED照明的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 　　

理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即
λ≈1240/Eg（mm） 　　
式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。

LED照明的驱动方案
驱动方案一般来说有两种：线性驱动和开关型驱动。 　　

线性驱动应用是一种最为简单和最为直接的驱动应用方式。在照明级白光LED应用中,虽然存在着效率低、调节性差等问题,但是由于其电路简单、体积小巧,能满足一些特定的场合应用较多。 　　

开关型驱动可以获得良好的电流控制精度和较高的总体效率,应用方式主要分为降压式和升压式两大类。降压式开关驱动是针对电源电压高于LED的端电压或者是多个LED采用并联驱动情况下的应用。升压式开关驱动是针对电源电压低于LED的端电压或者是多个LED采用串联驱动情况下的应用。 　　

一般认为，隔离型驱动安全但效率较低,非隔离型驱动效率较高,应按实际使用的要求来选。


LED照明的应用领域　　
1）、信号指示应用：信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域，约占LED应用市场的4%左右。 　　
2）、显示应用：指示牌、广告牌、大屏幕显示等，LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%—25%，显示屏幕可分为单色和彩色。 　　
3）、照明应用：
①便携灯具:手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等；  LED照明手电筒
②汽车用灯:高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等，大功率的LED已被大量用于汽车照明中。 　　
③特殊照明:太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等；由于LED尺寸小，便于动态的亮度和颜色控制，因此比较适合用于建筑装饰照明。 　　
④背光照明:普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等，LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域。 　　
⑤投影光源:投影仪用RGB光源； 　　
⑥普通照明:各类通用照明灯具、照明光源等分为商业照明和家居照明；

综上所述，led照明利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光的。