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LED�
閱讀�4568時間�2016-10-20 11:15:27

    LED屏是一種用�(fā)光二極管按順序排列而制成的新型成像電子�(shè)�。由于其亮度高、可視角度廣、壽命長等特點,正被廣泛�(yīng)用于戶外廣告屏等�(chǎn)品中�

�(fā)光原�

    50年前人們已�(jīng)了解半導(dǎo)體材料可�(chǎn)生光線的基本知識,個商用二極管�(chǎn)生于1960�。LED是英文lightemitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫,它的基本結(jié)�(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材�,置于一個有引線的架子上,然后四周用�(huán)氧樹脂密封,起到保護(hù)�(nèi)部芯線的作用,所以LED的抗震性能��
    �(fā)光二極管的核心部分是由p型半�(dǎo)體和n型半�(dǎo)體組成的晶片,在p型半�(dǎo)體和n型半�(dǎo)體之間有一個過渡層,稱為p-n�(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN�(jié)�,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�(zhuǎn)換為光能。PN�(jié)加反向電�,少�(shù)載流子難以注�,故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫�(fā)光二極管,通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀�(tài)時(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽極流向陰極時,半導(dǎo)體晶體就�(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)�

光源特點

    1. 電壓:LED使用低壓電源,供電電壓在6-24V之間,根�(jù)�(chǎn)品不同而異,所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場所�
    2. 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減�80% �
    3. 適用性:很小,每個單元LED小片�3-5mm的正方形,所以可以制備成各種形狀的器�,并且適合于易變的環(huán)境�
    4. �(wěn)定性:10萬小�,光衰為初始�50%�
    5. 響應(yīng)時間:其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級,LED燈的響應(yīng)時間為納秒級�
    6. 對環(huán)境污染:無有害金屬汞�
    7. 顏色:改變電流可以變�,發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法,調(diào)整材料的能帶�(jié)�(gòu)和帶�,實�(xiàn)紅黃綠藍(lán)橙多色發(fā)�。如小電流時為紅色的LED,隨著電流的增加,可以依次變?yōu)槌壬S�,為綠色�
    8. 價格:LED的價格比較昂�,較之于白熾燈,一只LED的價格就可以與幾只白熾燈的價格相�(dāng),而通常每組信號燈需由上300�500只二極管�(gòu)成�

�(fā)展歷�

    最早應(yīng)用半�(dǎo)體P-N�(jié)�(fā)光原理制成的LED光源問世�20世紀(jì)60年代�。當(dāng)時所用的材料是GaAsP,發(fā)紅光(λp=650nm�,在�(qū)動電流為20 毫安時,光通量只有千分之幾個流�,相�(yīng)的發(fā)光效率約0.1流明/瓦�
    70年代中期,引入元素In和N,使LED�(chǎn)生綠光(λp=555nm),黃光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm�,光效也提高�1流明/瓦�
    到了80年代�,出�(xiàn)了GaAlAs的LED光源,使得紅色LED的光效達(dá)�10流明/��
    90年代初,�(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)�、藍(lán)光的GaInN兩種新材料的開發(fā)成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000�,前者做成的LED在紅、橙區(qū)(λp=615nm)的光效�(dá)�100流明/�,而后者制成的LED在綠色區(qū)域(λp=530nm)的光效可以�(dá)�50流明/瓦�

�(yīng)�

    最初LED用作儀器儀表的指示光源,后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)�,產(chǎn)生了很好的經(jīng)�(jì)效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例,在美國本來是采用長壽命,低光效�140瓦白熾燈作為光源,它�(chǎn)�2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后,光損失90%,只剩下 200流明的紅�。而在新設(shè)計的燈中,Lumileds公司采用�18個紅色LED光源,包括電路損失在�(nèi),共耗電14瓦,即可�(chǎn)生同樣的光效�
    汽車信號燈也是LED光源�(yīng)用的重要�(lǐng)��1987�,我國開始在汽車上安裝高位剎車燈,由于LED響應(yīng)速度快(納秒級),可以及早讓尾隨車輛的司�(jī)知道行駛狀�,減少汽車追尾事故的�(fā)��
    另外,LED燈在室外紅、綠、藍(lán)全彩顯示�,匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應(yīng)��
    白光LED
    對于一般照明而言,人們更需要白色的光源�1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做�� GaN芯片�(fā)�(lán)光(λp=465nm,Wd=30nm�,高�?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激�(fā)后發(fā)出黃色光�(fā)�,峰�550nm。藍(lán)� LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹脂薄�,約200-500nm� LED基片�(fā)出的�(lán)光部分被熒光粉吸�,另一部分�(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合,可以得到得白光?,F(xiàn)�,對于InGaN/YAG白色LED,通過改變YAG 熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白��
    表一列出了目前白色LED的種類及其發(fā)光原�。目前已商品化的種產(chǎn)品為�(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光�,其的發(fā)光效率約�25流明/�� YAG多為日本日亞公司的�(jìn)口,價格�2000�/公斤;第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe為材料的白光LED,不過發(fā)光效率較��
    從表中也可以看出某些種類的白色LED光源離不開四種熒光粉:即三基色稀土紅、綠、藍(lán)粉和石榴石結(jié)�(gòu)的黃色粉,在未來較被看好的是三波長光,即以無�(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉,用于封裝LED白光,預(yù)計三波長白光LED今年有商品化的機(jī)�(jī)�。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小,穩(wěn)定性要求也�,具體應(yīng)用方面還在探索之��

�(yè)界概�

    在LED�(yè)者中,日亞化�(xué)是最早運用上述技�(shù)工藝研發(fā)出不同波長的高亮度LED,以及藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光(Laser Diode;LD�,是�(yè)界握有藍(lán)光LED專利�(quán)的重量級�(yè)者。在日亞化學(xué)取得�(lán)色LED生產(chǎn)及電極構(gòu)造等眾多基本專利�,堅持不對外提供授權(quán),僅采自行生�(chǎn)策略,意圖獨占市�,使得藍(lán)光LED價格高昂。但其他已具備生�(chǎn)能力的業(yè)者相�(dāng)不以為然,部分日系LED�(yè)者認(rèn)�,日亞化工的策略,將使日本在�(lán)光及白光LED競爭中,逐步被歐美及其他國家的LED�(yè)者搶得先�(jī),屆時將對整體日本LED�(chǎn)�(yè)造成�(yán)重傷害。因此許多業(yè)者便千方百計�(jìn)行藍(lán)光LED的研�(fā)生產(chǎn)。目前除日亞化學(xué)和住友電工外,還有豐田合成、羅�、東芝和夏普,美商Cree,全�3大照明廠奇異、飛利浦、歐司朗以及HP、Siemens、Research、EMCORE等都投入了該�(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn),對促�(jìn)白光LED�(chǎn)品的�(chǎn)�(yè)�、市場化方面起到了積極的促�(jìn)作用�

�(yīng)用范�

    廣泛�(yīng)用于:政府廣�、國慶慶�、休閑廣�、大型娛樂廣�、繁華商�(mào)中心、廣告信息發(fā)布牌、商�(yè)�、火車站、候車�、演藝中心、電視直播現(xiàn)�、展覽場館、演唱會�(xiàn)場等場所�

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