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全面剖析LED燈具技術

作者: 時間:2011-08-28 來源:網(wǎng)絡 收藏
  • LED是英文light emitting diode的縮寫,即:光線激發(fā)二極管,屬于一種半導體元器件。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)。

    LED照明技術的原理

    LED照明技術的原理

     LED照明技術的原理

    LED是英文light emitting diode的縮寫,即:光線激發(fā)二極管,屬于一種半導體元器件。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PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復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。PN結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入,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發(fā)光二極管,通稱LED。當它處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽極流向陰極時,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。打個比方,LED就像一個漢堡,可以發(fā)光的材料是夾層中的“肉餅”,而上下的電極就是夾肉的面包。而通過對其中發(fā)光材料的研究,人們逐漸開發(fā)出各種光色、光效率越來越高的LED元件,但是無論怎么變化,LED總的發(fā)光原理和結(jié)構(gòu)都沒有發(fā)生太大的變化。

    LED光源的優(yōu)點

    紅光LED

    紅光LED 白光LED統(tǒng)光源,因此自60年代誕生以來,得到了長足的發(fā)展和應用。而相對于白熾燈、熒光燈等老一代發(fā)光設備,LED的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1.LED在結(jié)構(gòu)上沒有玻璃外殼,不需要想白熾燈或者熒光燈那樣在燈管內(nèi)抽真空或者沖入特定氣體,因此抗震、抗沖擊性良好,給生產(chǎn)、運輸、使用各個環(huán)節(jié)帶來便利。
    白熾燈、熒光燈

    作為一種出現(xiàn)時間最晚的照明技術,LED的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在發(fā)光質(zhì)量方面,在其生產(chǎn)、制造、易用性方面都要大大超越白熾燈、熒光燈等

      2.LED元件的體積可以做的非常小,更加便于各種設備的布置和設計。

    3.LED的發(fā)出的光線能量集中度很高,集中在較小的波長窗口內(nèi),純度高。

    4.LED元件的壽命非常長,普遍在5萬-10萬小時之間,即使是頻繁的開關,也不會影響到使用壽命。

      5.LED響應時間非常快,在微秒級別。

      6.LED的發(fā)光指向性非常強,亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。

      7.LED在生產(chǎn)過程中不要添加“汞”,非常環(huán)保。

      8.LED使用低壓直流電即可驅(qū)動,對使用環(huán)境要求較低。

      LED發(fā)光設備的這些優(yōu)點,不僅為其在日常照明領域的廣泛應用奠定了堅實基礎,也為LED進入顯示設備領域打造了一條充滿希望的道路。

    不過,LED并不是從一開始就擁有如此之多的優(yōu)勢,也是經(jīng)過了一段較長時間的發(fā)展,下面我們就去看看LED從誕生到現(xiàn)在所經(jīng)歷過的發(fā)展變遷之路。

    LED照明技術的發(fā)展歷程

      在LED剛剛出現(xiàn)的時候,其發(fā)光的顏色和效率都比較低。當時主要使用的發(fā)光材料是“GaAsP”,驅(qū)動電流在20mA,只能發(fā)出紅色的光,而且發(fā)光效率只有0.1流明/瓦,因此亮度僅僅能夠滿足一些儀表、電器上的指示之用,并沒有得到廣泛的使用和注意。

    而在隨后的幾十年里,一些新的發(fā)光材料被逐步引入到LED當中,LED逐漸開始顯露出強勁的發(fā)展后勁。在70年代中期,通過引入元素In和N,使得 LED可以發(fā)出波長為555納米的綠光、波長為590納米的黃光和波長為610納米的橙光,同時發(fā)光效率也提高到了1流明/瓦。到了80年代初,又出現(xiàn)了使用GaAlAs的LED光源,使得紅色LED的光效達到10流明/瓦。而進入90年代后,能發(fā)出紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)出綠光、藍光的 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年,前者做成的LED在紅、橙色光區(qū)域(波長615納米左右)的光效達到 100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區(qū)域(波長為530納米)的光效也可以達到50流明/瓦。不僅超過了傳統(tǒng)的白熾燈,而且和發(fā)光效率較高的熒光燈已經(jīng)非常接近。而按照材料科學的發(fā)展速度,發(fā)光效率能達到200流明/瓦的LED也將在較快的時間內(nèi)問世。

    而在LED發(fā)光技術的發(fā)展史上,白光型LED的出現(xiàn),則成為LED進入快速發(fā)展階段的重要突破。在上世紀末,受到熒光燈發(fā)光原理的啟發(fā),LED廠家通過在高亮度藍光LED管芯上加一層熒光粉,用藍光激發(fā)熒光粉發(fā)出白光的LED發(fā)光元件。此外,通過采用不同的熒光粉,可發(fā)出色溫為4500~10 000K及色溫為2850~3800K的多種白光LED,也讓白光LED具備了成為新一代照明設備的能力。目前,白光LED的發(fā)光效率大都已超過30流明 /W,某些產(chǎn)品已超過50流明/W的水平,具備了正式大規(guī)模實用化的基礎。經(jīng)過這么多年的發(fā)展,LED照明發(fā)光技術已經(jīng)便成為一種相對成熟的事物,市面上不僅有能發(fā)出各種色彩的LED產(chǎn)品,也出現(xiàn)了大量可以用于直接照明的LED 產(chǎn)品,此外,在顯示領域,LED產(chǎn)品也經(jīng)歷了從單色到彩色,從低分辨的文字到高分辨率圖像顯示的進化過程,正在日益影響著我們的生活和工作。

    全面剖析LED燈具技術

    白熾燈、熒光燈和LED燈光效率的發(fā)展趨勢

    由于LED在最初是被當作一種發(fā)光元件而生產(chǎn)的,因此,LED技術生來就和光明結(jié)下了不解之緣。而目前存在的各種LED產(chǎn)品,也可以按照用途的不同,大致可以分為:LED指示/照明設備和

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