LED手电发光原理

原子电子有很多能级，当电子从高能级向低能级跃迁时，电子的能量就减少了，而减少的能量则转变成光子发射出去。大量的这些光子就是激光了。

LED发光原理类似。不过不同的是，LED并不是通过原子内部的电子跃变来发光的，而是通过将电压加在LED的PN结两端，使PN结本身形成一个能级（实际上，是一系列的能级），然后电子在这个能级上跃变并产生光子来发光的。

新型LED显示屏件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点，本文从LED显示屏件的发展简史开始，探讨了表面贴装LED、汽车应用中的LED和照明用LED的发展趋势，对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值。 全球第一款商用化发光二极管(LED)是在1965年用锗材料作成的，其单价为45美元。

1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。到1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。 1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的，其售价竟然高达2,100美元。几乎与此同时，惠普与德州仪器也推出了带7段红色LED显示屏的计算器。 到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办

公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。然而在许多商用设备中，LED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争，如液晶、等离子体和真空荧光管显示器。

这种竞争性激励LED制造商进一步拓展他们的产品类型，并积极寻求LED具有明显竞争优势的应用领域。此后LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条线图阵列。数字显示屏的尺寸和复杂度在不断增长，从2位数字到3位甚至4位，从7段数字到能够显示复杂的文字与图案组合的14或16段阵列。到1980年制造商开始提供智能化的点阵LED显示屏。 这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车中央高位安装停止灯(CHMSL)设备。高亮蓝色LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能，这样的显示屏能够显示真彩、全运动的视频图像。

蓝光LED的出现使人们还能利用倒行转换的磷光材料将较高能量的蓝光部分地转换成其它颜色。仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色，并且各种颜色LED与磷的有机整合几乎能够毫无限制地产生任

何颜色。 在可靠性方面，LED的半衰期(即光输出量减少到最初值一半的时间)大概是1万到10万小时。相反，小型指示型白炽灯的半衰期(此处的半衰期指的是有一半数量的灯失效的时间)典型值是10万到数千小时不等，具体时间取决于灯的额定工作电流。

发光体是手电的核心部件，常见的发光体有白炽灯、氙气灯、卤素灯等。基于LED发光方式的手电具有节能、环保和寿命长等特点。

如果说LED是整支LED手电的灵魂，那么驱动电路就是整支LED手电的身体，在LED手电的质量上面起着至关 重要的作用。常见的LED手电驱动通常分为三种：

（1）升压电路。主要用于电池电压低于3.6V的手电，因为大部分LED的工作电压在3.6左右，因此需要将电压升到3.6V才能使LED正常工作。

（2）降压电路。一般用于电池电压大于3.6V的手电，因此需要将输出电压降到3.6V才能使LED正常工作

（3）自动升降压电路。顾名思义就是当电池电压高于LED的工作电压的时候就把输出电压降到LED的工作电压，当电池电压低于LED工作电压的时候把输出电压升到LED的工作电压，这样就产生了恒压恒流，这就是最理想的电路了。

LED作为手电发光体是近些年的事情，然而在短短的时间内就占据了手电的主要市场。这是源于其独特的优势。

1、使用寿命长 从LED诞生至今，它最为被人称道的就是其超常的使用寿命。据LED生产商提供的信息，LED使用寿命能够长达10万个小时以上，几乎不用考虑更换灯泡的问题。

2、耐用性强 与以往的发光体相比，LED具有更强的耐用性。氙气灯泡手电一经跌落就容易导致灯泡断路或破碎的现象，LED手电则大可不必考虑此现象（极限高度则不可）。它采用的封装技术可以保障灯泡的安全。

3、多模式 LED手电的另一大特点就是能够瞬间变换亮度，这也就为模式的转换提供了可能。随着LED的应用，开始出现了多模式手电，如S.O.S和爆闪技术都可以更好的应用。

4、冷光 从色温方面来说，多数LED发出的光属于冷光、色温偏低。其在显色性方面会较之氙气灯有所差距。

手电的发光模式 发光模式指的是光的明、暗状态。或者保持明亮、或者保持黑暗、或者明暗交替，其中明暗因亮度不同而不同，明暗交替亦因为交替的频率不同而有所区别，通常我们将其划分为高亮、中亮、低亮、爆闪、频闪等。

对于发光模式的需求其实在第一支“手电”——火把诞生的时候就存在，但由于之前手电只有单一的发光模式且对于发光模式无法控制，多模式需求并没有被人们所认识。但LED的应用使手电单一的发光模式的限制得以解除，开始出现非单一模式的多模式手电。

智能手电的诞生，将大大增大了手电发光模式的数量，也将手电的应用带入了一个全新的领域。

多模式手电的应用 1） 高亮照明模式：适用于日常生活夜行外出、楼层巡查、角落搜索；户外登山、徒步、骑车、探洞、狩猎等场合的远距离照射。

2） 中亮照明模式：适用于日常查修电表、热水器、空调等电器，日常车辆维修；户外登山、徒步、骑车、探洞、狩猎等场合的近距离照射。

3） 低亮照明模式：适用于日常家庭停电后长时间照明，夜读，起夜；户外露营、夜钓、查看地图等。

4） 爆闪模式：适用于抓捕、近身防卫、强行停车、紧急信号等。

5） 频闪模式：结合摩尔斯代码，可应用于手电通讯、身份识别、暗号、SOS求救等，适用于户外活动及灯光表演、野战、夜间游戏等娱乐活动。