台灯发光的工作原理

化学发光系统工作原理

半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。它具有体积小、寿命长的特点，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。

由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。

激光器的发光原理

>>>>产生激光要满足以下条件：

一、粒子数反转；

二、要有谐振腔，能起到光反馈作用，形成激光振荡；形成形式多样，最简单的是法布里——帕罗谐振腔。

三、产生激光还必须满足阈值条件，也就是增益要大于总的损耗。

1、满足一定的阀值条件 为了形成稳定振荡，激光媒质必须能提供足够大的增益，以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗，不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注人，即有足够的粒子数反转，粒子数反转程度越高，得到的增益就越大，即要求必须满足一定的电流阀值条件。当激光器达到阀值时，具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大，最后形成激光而连续地输出。

2、谐振腔，能起到光反馈作用

要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。

对F－P腔（法布里—拍罗腔）半导体激光器可以很方便地利用晶体的与P－N结平面相垂直的自然解理面构成F－P 腔。

3、增益条件

建立起激射媒质（有源区）内载流子的反转分布。在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注人必要的载流子来实现，将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。 半导体激光器是以半导体材料为工作物质的一类激光器件。它诞生于1962年，除了具有激光器的共同特点外，还具有以下优点：

发光二极管工作原理+各种颜色波长以及变色LED灯

发光二极管工作原理+ 发光二极管工作原理 不同颜色的光的应用以 及波长

发光二极管工作原理

发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物

制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制 成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。 磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。 发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。 当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注 入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴 复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的 能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出 的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光 的二极管。

不同颜色的光的应用以及波长 一些发光二极管产品，尤其是手电筒上的 发光二极管有不同的光束颜色。这可不是 使用了什么暗藏机关来使它们看上去漂亮， 不同的光颜色有着不同的应用。下面就简 单介绍一下最常见颜色和它的实际用途。

1、白色光有完美的颜色特性，但它会损害适应暗光的视觉，一定光源熄灭后 需要一定的时间来重新适应。 2、红色光通常是用作夜视。红光不会引起你瞳孔过分收缩和一旦红光熄灭时

眼睛不需要重新适应黑暗。红色也通常在单色相片处理被用作为“安全”颜 色因为它不会损坏正在冲印的底片。 3、黄色光有着红色光和白色光的一些优点。黄色光另外一优点就是当你阅读 时减少因为长时间阅读而导致眼睛疲劳的反射和眩目的光。 4、绿色光也可以用作为夜视，绿色光还特别适用于在夜晚的时候阅读地图或 图表。它还不那么容易被夜视装备发现，便很容易被人眼发现，绿色光的亮 度比红色光低。 5、蓝色光可被用作在夜晚阅读地图和通常很受军事人员青睐，因为蓝色光增 加了对比度的水平。它还可以用作戏院和演出时的后台工作灯色。 6、蓝绿光有着相似绿光和蓝光的夜视优点，但随着蓝绿光的颜色特性的提高， 一些用户因为这个原因喜欢用蓝绿光。 7、红外线红光是与夜视装备一起使用的。否则人的眼睛是看不到红外线光的。

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发光二极管工作原理

发光二极管通常称为LED，它们虽然名不见经传，却是电子世界中真正的英雄。它们能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中都能找到它们的身影。 它们用途广泛，例如它们可以组成电子钟表表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启时向您发出提示。 如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕上的图像，或是用于点亮交通信号灯。

本质上，LED只是一种易于装配到电子电路中的微型灯泡。但它们并不像普通的白炽灯，它们并不含有可烧尽的灯丝，也不会变得特别烫。它们能够发光，仅仅是半导体材料内的电子运动的结果，并且它们的寿命同普通的晶体管一样长。

在本文中，我们会分析这些无所不在的闪光元件背后的简单原理，与此同时也会阐明一些饶有趣味的电学及光学原理。

二极管是最简单的一种半导体设备。广义的半导体是指那些具有可变导电能力的材料。大多数半导体是由不良导体掺入杂质（另一种材料的原子）而形成的，而掺入杂质的过程称为掺杂。

就LED而言，典型的导体材料为砷化铝镓 (AlGaAs)。 在纯净的砷化铝镓中，每个原子与相邻的原子联结完好，没有多余的自由电子（带负电荷的粒子）来传导电流。而材料经掺杂后，掺入的原子打破了原有平衡，材料内或是产生了自由电子，或是产生了可供电子移动的空穴。无论是自由电子数目的增多还是空穴数目的增多，都会增强材料的导电性。

具有多余电子的半导体称为N型材料，因其含有多余的带负电荷的粒子。在N型材料中，自由电子能够从带负电荷的区域移往带正电荷的区域。

拥有多余空穴的半导体称为P型材料，因为它在导电效果上相当于含有带正电荷的粒子。电子可以在空穴间转移，从带负电荷的区域移往带正电荷的区域。因此，空穴本身就像是从带正电荷的区域移往带负电荷的区域。

一个二极管由一段P型材料同一段N型材料相连而成，且两端连有电极。这种结构只能沿一个方向传导电流。当二极管两端不加电压时，N型材料中的电子会沿着层间的PN结(junction)运动，去填充P型材料中的空穴，并形成一个耗尽区。在耗尽区内，半导体材料回到它原来的绝缘态——即所有的空穴都被填充，因而耗尽区内既没有自由电子，也没有供电子移动的空间，电荷则不能流动。

半导体发光二极管工作原理、特性及应用（转载）

半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。

一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用

（一）LED发光原理

发光二极管是由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，如图1所示。

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。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。

（二）LED的特性

1．极限参数的意义

（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。

（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。