LED电筒发光原理

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。

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。

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。 "para" label-module="para">

（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。"para" label-module="para">

（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。2100433B

常见的LED手电筒有小巧的钥匙扣型、多灯头型、单灯头大功率型等。从电源的类型来看，有采用一只AA电池或一只AAA电池，有的采用三只AAA电池，也有的采用三个纽扣电池的，还有采用手动发电的等等。

1.小巧型LED手电筒

小巧型LED手电筒是指采用一个AA电池或AAA电池的多灯头小手电筒，或是采用三个纽扣电池的袖珍手电筒或者钥匙扣手电筒。这类小巧型LED手电筒的聚光效果也较差，耗电还较大，但在城市中用于临时应急照明或夜间看物等并非长时间使用的情况下，还是有一定的实用价值。这种电筒由于使用时间不多，常常是存放起来临时使用，因此最好采用密封较好的碱性电池(一般可以存放两三年不致失效)，不要用普通碳性电池，以免长时间不

用会流出电解液而损坏手电筒。

2.手动充电LED手电筒

手动充电LED手电筒有两种类型。一类是这种手电筒中有一个活动的圆柱形磁体，在手摇动时能在一个线圈中滑动，线圈产生电流并经整流后对蓄电池充电，点亮一个LED发光。另一烊是用手压带动发电机转动的手电筒，这种手电筒的价格更低，但是这类手动发电的LED手电筒大多可靠性不好。

3.采用三只电池的多灯头型

灯头(即LED)数从十几个至二三十个，多的达到四十多个灯头。电筒的外壳大多是采用铝合金制造，电筒的开关有的设置在尾部，有的设置在侧前部位，侧前部开关用起来较方便些。由于高亮度LED的燃点电压约在3V左右，所以这种用三个AAA电池的LED手电筒不需要进行升压就能直接点亮，因此电源的效率较高，仅有很小的能量消耗在限流电阻上。需注意的是，并不是LED数量越多就越好。汽车用品专家提醒，还要注意看看灯头后面是否有质量较好的反光膜，它能把LED散射的光线反射出来，可以提高手电筒亮度的20%～30%。这种多灯头手电筒的主要缺点是聚光效果不太好，明显不如普通手电筒的聚光效果好，因此照射到远距离物体上时就显得不够亮。

4.单灯头大功率LED手电筒

单灯头大功率LED手电筒，是指采用一只功率为1W～5W的单个LED发光的手电筒。这种单灯头手电筒所用的大功率LED，有采用国产的也有采用进口的。一般来说进口的大功率LED发光效果较高，但价格要高得多。这种单灯头大功率LED手电筒的最大优点是聚光效果较好，不过还是要看电筒的聚光罩的制作是否精良。制造较正规的单灯头大功率LED手电筒，其聚光效果接近普通手电筒，而且亮度还要高一些。

5.塑料壳可充电LED手电筒

采用塑料外壳的可充电手电筒，往往是较廉价的采用铅酸蓄电池的多头LED手电筒。这种手电筒的灯头从五个至二十多个不等，并且还自带电容降压的充电器，充电也还方便。这类塑料外壳可充电LED手电筒，售价一般都不高。这类手电筒的聚光效果也不太好，但总体亮度不错，其主要缺点所用铅酸电池需要经常充电才能使蓄电池不致提前失效；即使维护较好，这类铅酸电池也只能用一年多就会失效。这种手电筒是将铅酸电池与手电筒做成一体的结构，失效后一般还不易更换。

6.LED太阳能手电筒

太阳能手电筒是采用太阳能技术与节能LED完美结合的产物；外观精致功能方便实用；白天放到太阳底下晒，晚上就可以用几个小时，不需要更换电池，不会造成环境污染；是真正的低碳环保绿色产品。适用于家庭或户外照明，狩猎者，徒步旅行者和露营者，军事，警卫，交通勘查和从事紧急情况的工作 方便于缺电、少电地区旅游、礼品赠送等。不需要任何电源补充，采用太阳光和灯光， 蓄电备用。工作原理：先采集光线，将光能转换为电能。并由安定器转变，带动LED发光。

据了解，LED手电筒刚刚踏进中国，使用了多项世界领先的技术。比如简化了充电的方式的分体样式的设计，SOS紧急呼救以及战术开关，还能够防水防尘，抵抗撞击防刮花等多种功能，在安全性能和产品的功能都非常的强大。

专业人士指出，希望更多高性能LED手电筒加进到一般消费者生活照明当中，从另外一个方面来看，伴随着政府的低碳绿色的政策的推进和消费者对环保节能概念的提升，低碳，高性能的LED类的手电筒的产品销量会有一个更大的发展，

据介绍， LED类的手电筒在节能的前提上，为了进行高亮照明的效果，采用了纳米胶体铅酸电池。这类电池使用纳米技术热来处置和粉体表层的改性，并且经过溶胶的凝胶方法监控溶胶凝胶生产过程的干扰因素，来增加胶体电解液总量完成增大电池的容量的目的，避免了电池泄露液体以及电解液体出现分出层次现象，降低腐蚀速度。

本标准适用于以一个或多个LED为光源的金属或非金属外壳的手电筒，包括通过额定输入电压小于250V、输出安全特低电压的充电装置，或通过其他电子设备的直流安全特低电压输出接口向内部的充电电池进行反复充电的手电筒。