LED即發(fā)光二極管,發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片,在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層,稱為p-n結(jié)。在某些半導體材料的p-n結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。
當LED處于正向工作狀態(tài)時,電流從LED陽極流向陰極,半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關(guān)。
LED光源的光譜范圍比太陽光譜范圍窄,主要是在其特定的單色光波長范圍內(nèi)。光譜波長由短到長依次呈現(xiàn)為藍色、綠色、黃綠色、黃色、黃橙色、紅色,常見幾種顏色的典型峰值波長分別為:紫外光365 nm、藍色475 nm、藍綠色500 nm、綠色525 nm、黃色590 nm、橙色610 nm、紅色625 nm。
LED的白光是由藍色LED激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生的,所以白光LED在480 nm附近會有能量缺失,因此白光LED與太陽光譜存在較大差異。LED光源通常也以色溫來衡量:色溫3000 k以下偏黃、3000~3300 k為暖白、4000~4500 k為自然白、6000~6500 k為正白、大于7000 k為冷白光。
LED光源主要用于單波長條件下的光化學研究,在光化學實驗中,常常會使用一些單波長的LED光源,用來探究光催化量子效率。常用設(shè)備為:泊菲萊PLS-LED 100C大功率LED光源,這款LED光源除了白光系列(不同色溫)、特殊燈珠系列外,還有近40種單波長可選,可覆蓋365~940 nm波段。
與汞燈、氙燈相比,LED光源具有單色性好、冷光源、長壽命、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。
1. 單色性好
對于單波長的LED,其半峰寬(FWHM)與輸出波長有關(guān),通常為10 nm,低于氙燈+濾光片,因此在進行量子效率測試時,LED光源能更準確的計算量子效率。
2. 冷光源
LED光源為冷光源,與氙燈、汞燈的輸出光相比,其幾乎沒有熱量。因此,在進行光熱催化實驗或?qū)敵龉鉄崃坑幸髸r,LED光源具有明顯優(yōu)勢,LED照射不會使反應(yīng)體系發(fā)生明顯的溫度變化。
3. 壽命長
LED主要是靠載流子的不斷移動而發(fā)光,基本不存在老化和燒斷的現(xiàn)象,這種發(fā)光機理決定了LED光源的發(fā)光壽命能長達10000 h,遠高于氙燈和汞燈。
4. 節(jié)能
前面提到LED光源為冷光源,幾乎沒有熱量,因此與其它能產(chǎn)生很多熱量的光源相比,LED光源消耗的能量會大大減少。
5. 環(huán)保
LED為全固體發(fā)光體,其耐沖擊不易破碎、廢棄物可回收、不含汞和氙等有害元素。
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