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LED�(fā)光二極管
閱讀�3671時間�2016-10-28 15:22:57

    �(fā)光二極管簡稱�LED。由含鎵(Ga�、砷(As�、磷(P�、氮(N)等的化合物制成�
    �(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見�,因而可以用來制成發(fā)�二極�。在電路及儀器中作為指示�,或者組成文字或�(shù)字顯�。砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光,碳化硅二極管發(fā)黃光,氮化鎵二極管發(fā)�(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)�(fā)光二極管OLED和無�(jī)�(fā)光二極管LED�

原理

    它是半導(dǎo)體二極管的一�,可以把電能�(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN�(jié)組成,也具有單向?qū)щ�?�?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓�,從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電�,在PN�(jié)附近�(shù)微米�(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)�,產(chǎn)生自�(fā)輻射的熒�。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀�(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同,釋放出的能量越多,則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大�5�。它的正向伏安特性曲線很�,使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。限流電阻R可用下式計算�
    R=(E-UF�/IF
    式中E為電源電�,UF為LED的正向壓降,IF為LED的正常工作電�。發(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PN�(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)載流子難以注入,故不�(fā)�。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� �(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)�

�(fā)�

    �(fā)展史
    �(fā)光二極管(英語:Light-Emitting Diode,簡稱LED� 是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半�(dǎo)體電子元�。這種電子元件早在1962年出�(xiàn),早期只能發(fā)出低光度的紅�,之后發(fā)展出其他單色光的版本,時至今日能�(fā)出的光已遍及可見�、紅外線及紫外線,光度也提高到相�(dāng)?shù)墓舛取6猛疽灿沙鯐r作為指示�、顯示板�;隨著技�(shù)的不斷�(jìn)步,�(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照��
    趨勢
    隨著行業(yè)的繼�(xù)�(fā)�,技�(shù)的飛躍突�,應(yīng)用的大力推廣,LED的光效也在不斷提�,價格不斷走�。新的組合式管芯的出�(xiàn),也讓單個LED�(模塊)的功率不斷提高。通過同業(yè)的不斷努力研�(fā),新型光�(xué)�(shè)計的突破,新燈種的開�(fā),產(chǎn)品單一的局面也有望在�(jìn)一步扭�(zhuǎn)。控制軟件的改�(jìn),也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改�,都體現(xiàn)出了LED�(fā)光二極管在照明應(yīng)用的前景廣闊�
    LED被稱為第四代光源,具有節(jié)�、環(huán)�、安�、壽命長、低功�、低�、高亮度、防�、微�、防�、易�(diào)�、光束集�、維�(hù)簡便等特�(diǎn),可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯�、裝飾、背光源、普通照明等�(lǐng)��
    LED�(yōu)�(diǎn):電光轉(zhuǎn)化效率高(接�60%,綠色環(huán)�、壽命長(可�(dá)10萬小時)、工作電壓低�3V左右�、反�(fù)開關(guān)無損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅固耐用、易于調(diào)�、色彩多�、光束集中穩(wěn)�、啟動無延時�
    LED缺點(diǎn):起始成本高、顯色性差、大功率LED效率�、恒流驅(qū)動(需專用�(qū)動電路)� 相比之下,各種傳�(tǒng)照明存在一定的缺陷�
    白熾燈:電光�(zhuǎn)化效率低�10%左右�、壽命短�1000小時左右)、發(fā)熱溫度高、顏色單一且色溫低�
    熒光燈:電光�(zhuǎn)化效率不高(30%左右�、危害環(huán)境(含汞等有害元�,約3.5-5mg/只)、不可調(diào)亮度(低電壓無法啟輝�(fā)光)、紫外輻�、閃爍現(xiàn)�、啟動較慀稀土原料漲價(熒光粉占成本比重�10%上升�60~70%�、反�(fù)開關(guān)影響壽命;體積大�
    高壓氣體放電燈:耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問題,多用于室外照��

�(xiàn)狀

    20世紀(jì)90年代LED技�(shù)的長足�(jìn)�,不僅是發(fā)光效率超過了白熾�,光強(qiáng)�(dá)到了燭光�,而且顏色也從紅色到藍(lán)色覆蓋了整個可見光譜范�,這種從指示燈水平到超過通用光源水平的技�(shù)革命�(dǎo)致各種新的應(yīng)�,諸如汽車信號�、交通信號燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光��
    �(fā)光二極管�(yīng)用情況:
    隨著�(fā)光二極管高亮度化和多色化的�(jìn)�,�(yīng)用領(lǐng)域也不斷�(kuò)�.從下邊較低光通量的指示燈到顯示屏,再從室外顯示屏到中等光通量功率信號燈和特殊照明的白光光�,�(fā)展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是時間的分界線.�2000年已解決所有顏色的信號顯示問題和燈飾問�,并已開始�、中光通量的特殊照明應(yīng)�,而作為通用照明的高光通量白光照明�(yīng)�,似乎還有待時�,需將光通量�(jìn)一步大幅度提高方能�(shí)�(xiàn).�(dāng)�,這也是個過�,會隨亮度提高和價格下降而逐步�(shí)�(xiàn).
    1. LED顯示�
    �20世紀(jì)80年代中期,就有單色和多色顯示屏問世,起初是文字屏或動畫屏.90年代�,電子計算�(jī)技�(shù)和集成電路技�(shù)的發(fā)�,使得LED顯示屏的視頻技�(shù)得以�(shí)�(xiàn),電視圖像直接上屏,特別�90年代中期,�(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投�(chǎn),使室外屏的應(yīng)用大大擴(kuò)�,面積�100�300m不等.目前LED顯示屏在體育場館、廣�、會場甚至街�、商場都已廣泛應(yīng)�,美國時代廣場上的納斯�(dá)克全彩屏最為聞�,該屏面積�120英尺×90英尺,相當(dāng)�1005m,�1900萬只超高亮藍(lán)、綠、紅色LED制成.此外,在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應(yīng)用也占較大比�,近期在高速公�、高架道路的信息屏方面也有較大的�(fā)�.�(fā)光二極管在這一�(lǐng)域的�(yīng)用已成規(guī)�,形成新興�(chǎn)�(yè),且可期望有較�(wěn)定的增長 .
    2. 交通信號燈
    航標(biāo)燈采用LED作光源已有多�,目前的工作是改�(jìn)和完�.道路交通信號燈近幾年來取得了長足的�(jìn)�,技�(shù)�(fā)展較�,�(yīng)用發(fā)展迅�,我國目前每年有四萬套左右的訂�,而美國加州在去年一年內(nèi)就用LED交通信號燈更換了五萬套傳統(tǒng)光源的信號燈,根據(jù)使用效果�,壽命長、省電和免維�(hù)效果是明顯的.目前采用LED的發(fā)光峰值波長是紅色630nm,黃色590nm,綠色505nm.�(yīng)該注意的問題是驅(qū)動電流不�(yīng)過大,否則夏天陽光下的高溫條件將會影響LED的壽� .
    最�,�(yīng)用于飛機(jī)場作為標(biāo)�、投光燈和全向燈的LED�(jī)場專用信號燈也已獲成功并投入使用,多方反映效果很好.它具有自主知識產(chǎn)�(quán),獲準(zhǔn)兩項專利,可靠性好,節(jié)省用�,免維�(hù),可推廣應(yīng)用到各種�(jī)�,替代已沿用幾十年的舊信號�,不僅亮度�,而且由于LED光色純度�,特別鮮明,易于信號識別.
    鐵路用的信號燈由于品種系列較�,要求光強(qiáng)和視角也各不相同,目前正加緊研制中,估計會逐步研制成功并陸�(xù)投入�(yīng)�,從數(shù)量看,也是一個頗大的市場.
    3.汽車用燈
    超高亮LED可以做成汽車的剎車燈、尾燈和方向�,也可用于儀表照明和車內(nèi)照明,它在耐震�、省電及長壽命方面比白熾燈有明顯的優(yōu)�.用作剎車�,它的響應(yīng)時間�60ns,比白熾燈�140ms要短許多,在典型的高速公路上行駛,會增�4�6m的安全距離[1]  .
    4.液晶屏背光源
    LED作為液晶顯示的背光源,它不僅可作為綠色、紅色、藍(lán)�、白�,還可以作為變色背光源,已有許多�(chǎn)品�(jìn)入生�(chǎn)及應(yīng)用階�.最�,手機(jī)上液晶顯示屏用LED制作背光�,提升了產(chǎn)品的檔次,效果很好.采用8個藍(lán)��24個綠色�32個紅色LuxeonLED制成�15in(1in�2.5cm)液晶屏的背光�,可達(dá)�120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m2).22液晶屏背光源也已制成,僅為6mm�,不但混色效果�,顯色指數(shù)也達(dá)�80以上.目前大型背光源雖處于開發(fā)階段,但潛力很�.
    5.燈飾
    由于�(fā)光二極管亮度的提高和價格的下�,再加上長壽命、節(jié)�,�(qū)動和控制較霓虹燈簡易,不僅能閃�,還能變色,所以用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的�(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單�,裝飾高大建筑�、橋�、街道及廣場等景觀工程效果很好,呈現(xiàn)一派色彩繽�、星光閃爍及流光異彩的景�.已有不少單位生產(chǎn)LED光柱�(dá)萬米以上,彩燈幾萬�,目前正逐步推廣,估計會逐步�(kuò)大單�(dú)形成一種產(chǎn)�(yè)[1]  .
    6.照明光源
    作為照明光源的LED光源�(yīng)是白�,白光LED光源分類如表3,目前作為軍用的白光LED照明燈具,已有一些品種投入批量生�(chǎn).由于LED光源無紅外輻�,便于隱蔽,再加上它還具有耐振�、適合于蓄電池供�、結(jié)�(gòu)固體化及攜帶方便等優(yōu)�(diǎn),將在特殊照明光源方面會有較大�(fā)�.作為民間使用的草坪燈、埋�?zé)粢延�?guī)模生�(chǎn),也有用作顯微鏡視場照�、手�、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫展的照明以及閱讀臺燈.隨著光通量的提高和價格的下�,�(yīng)用面將逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的過�,估計2005�2010年會�(jìn)入通用照明�(lǐng)�

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