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LED的认识

发表:2014-03-01 00:00:00 阅读:85 作者:admin
发表:2014-03-01 00:00:00
LED(Lighy Emitting Diode),又?#21697;?#20809;二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。
(一)LED的发展历史
应用半导体P?N结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初,1964年首先出现红色发光二极管,之后出现黄色LED。直到1994年蓝色、绿色LED才研制成功。1996年由日本Nichia公司(日亚)成功开发出白色LED。
LED以其固有的特点,如省电、寿命长、耐震动,响应速度快、冷光源等特点,广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域,在我们的日常生活中处处可见,家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制,无法作为通用光源推广应用。
近几年来,随着人们对半导体发光材料?#33455;?#30340;不断深入,LED制造工艺的不断进步和新材料(氮化物晶体和荧光粉)的开发和应用,各种颜色的超高亮度LED取得了?#40644;?#24615;进展,其发光效率提高了近1000倍,色度方面已实现了可见光波段的所有颜色,其中最重要的是超高亮度白光LED的出现,使LED应用领域跨越至高效率照明光?#35789;?#22330;成为可能。曾经有人指出,高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后,最伟大的发明之一。
(二)LED发光原理
发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体——晶片的面积为10.12mil(1mil=0.0254平方毫米),目前国际上出现大晶片LED,晶片面积达40mil。
其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的?#28783;追段?#20869;,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。
LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前,已商品化的白光LED多是二波长,即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED,即以无机?#36132;?#20809;晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光,它将取代荧光灯、紧?#25307;?#33410;能荧光灯泡及LED背光源等市场。
(三)LED光源的基本特征
?#34180;?#21457;光效率高
LED经过几十年的?#38469;?#25913;良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的?#33455;浚?#22312;不远的将来其发光效率将有更大的提高。
2、耗电量少
LED单管功率0.03~0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5伏,电流15~18毫安,反应速度快,可在高频操作。同样照明效果的情况下,耗电量?#21069;?#28861;灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一、日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支?#23637;?#28783;40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七?#26102;?#21270;。
?#22330;?#20351;用寿命长
采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5~10年,可?#28304;?#22823;降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。
4、安全可靠性强
发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全?#32622;?#33021;精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物?#30465;?#20869;置微处理系统可以控?#21697;?#20809;强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。
5、有利于环保
LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安?#26114;?#32500;护。







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