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LED�(fā)光二極管
閱讀�3672�(shí)間:2016-10-28 15:22:57

    �(fā)光二極管�(jiǎn)稱為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(shí)能輻射出可見(jiàn)�,因而可以用�(lái)制成�(fā)�二極�。在電路及儀器中作為指示�,或者組成文字或�(shù)字顯示。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)�。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)�(fā)光二極管OLED和無(wú)�(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�(gè)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(shí)釋放出的能量多少不同,釋放出的能量越�,則�(fā)出的光的波長(zhǎng)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伏。它的正向伏安特性曲線很�,使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)二極管的電流。限流電阻R可用下式�(jì)算:
    R=(E-UF�/IF
    式中E為電源電壓,UF為L(zhǎng)ED的正向壓�,IF為L(zhǎng)ED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�(gè)�(guò)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(shí)�(huì)把多余的能量以光的形式釋放出�(lái),從而把電能直接�(zhuǎn)換為光能。PN�(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注�,故不發(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)�(shí)(即兩端加上正向電壓�,電流從LED�(yáng)極流向陰極時(shí),半�(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�(yǔ):Light-Emitting Diode,簡(jiǎn)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(shí)至今日能�(fā)出的光已遍及可見(jiàn)�、紅外線及紫外線,光度也提高到相�(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初�(shí)作為指示�、顯示板等;隨著技�(shù)的不斷�(jìn)�,發(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示�、電視機(jī)采光裝飾和照明�
    趨勢(shì)
    隨著行業(yè)的繼�(xù)�(fā)�,技�(shù)的飛躍突�,應(yīng)用的大力推廣,LED的光效也在不斷提高,�(jià)格不斷走�。新的組合式管芯的出�(xiàn),也讓單�(gè)LED�(模塊)的功率不斷提高。通過(guò)同業(yè)的不斷努力研�(fā),新型光�(xué)�(shè)�(jì)的突�,新燈種的開(kāi)�(fā),產(chǎn)品單一的局面也有望在�(jìn)一步扭�(zhuǎn)??刂栖浖母倪M(jìn),也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改變,都體�(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)保、安�、壽命長(zhǎng)、低功�、低�、高亮度、防�、微型、防�、易�(diào)�、光束集�、維�(hù)�(jiǎn)便等特點(diǎn),可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯�、裝�、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(zhǎng)(可�(dá)10�(wàn)小時(shí)�、工作電壓低�3V左右�、反�(fù)�(kāi)�(guān)�(wú)損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅(jiān)固耐用、易于調(diào)光、色彩多�、光束集中穩(wěn)�、啟�(dòng)�(wú)延時(shí)�
    LED缺點(diǎn):起始成本高、顯色性差、大功率LED效率�、恒流驅(qū)�(dòng)(需專用�(qū)�(dòng)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(shí)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�(wú)法啟輝發(fā)光)、紫外輻射、閃爍現(xiàn)�、啟�(dòng)較慢、稀土原料漲�(jià)(熒光粉占成本比重由10%上升�60~70%�、反�(fù)�(kāi)�(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(wèn)�,多用于室外照明�

�(xiàn)狀

    20世紀(jì)90年代LED技�(shù)的長(zhǎng)足�(jìn)�,不僅是發(fā)光效率超�(guò)了白熾燈,光強(qiáng)�(dá)到了燭光�(jí),而且顏色也從紅色到藍(lán)色覆蓋了整�(gè)可見(jiàn)光譜范圍,這種從指示燈水平到超�(guò)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(hào)燈、交通信�(hào)�、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,�?gòu)氖彝怙@示屏到中等光通量功率信號(hào)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�(shí)間的分界�.�2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示�(wèn)題和燈飾�(wèn)�,并已�(kāi)始低、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(shí)�,需將光通量�(jìn)一步大幅度提高方能�(shí)�(xiàn).�(dāng)�,這也是�(gè)�(guò)�,�(huì)隨亮度提高和�(jià)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�(wèn)�,起初是文字屏或動(dòng)�(huà)�.90年代�,電子�(jì)算機(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�(chǎng)�、廣�(chǎng)、會(huì)�(chǎng)甚至街道、商�(chǎng)都已廣泛�(yīng)�,美國(guó)�(shí)代廣�(chǎng)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�(wàn)只超高亮�(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(zhǎng) .
    2. 交通信�(hào)�
    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�(hào)燈近幾年�(lái)取得了長(zhǎng)足的�(jìn)�,技�(shù)�(fā)展較�,�(yīng)用發(fā)展迅�,我國(guó)目前每年有四�(wàn)套左右的訂單,而美�(guó)加州在去年一年內(nèi)就用LED交通信�(hào)燈更換了五萬(wàn)套傳�(tǒng)光源的信�(hào)�,根據(jù)使用效果�,壽命�(zhǎng)、省電和免維�(hù)效果是明顯的.目前采用LED的發(fā)光峰值波�(zhǎng)是紅�630nm,黃色590nm,綠色505nm.�(yīng)該注意的�(wèn)題是�(qū)�(dòng)電流不應(yīng)�(guò)�,否則夏天�(yáng)光下的高溫條件將�(huì)影響LED的壽� .
    最�,�(yīng)用于飛機(jī)�(chǎng)作為�(biāo)�、投光燈和全向燈的LED�(jī)�(chǎng)專用信號(hào)燈也已獲成功并投入使�,多方反映效果很好.它具有自主知�(shí)�(chǎn)�(quán),獲準(zhǔn)兩項(xiàng)專利,可靠性好,節(jié)省用�,免維�(hù),可推廣應(yīng)用到各種�(jī)�(chǎng),替代已沿用幾十年的舊信號(hào)�,不僅亮度�,而且由于LED光色純度�,特別鮮明,易于信號(hào)�(shí)�.
    鐵路用的信號(hào)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(jì)�(huì)逐步研制成功并陸�(xù)投入�(yīng)�,從數(shù)量看,也是一�(gè)頗大的市�(chǎng).
    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�(dòng)、省電及�(zhǎng)壽命方面比白熾燈有明顯的�(yōu)�(shì).用作剎車�,它的響應(yīng)�(shí)間為60ns,比白熾燈�140ms要短許多,在典型的高速公路上行駛,�(huì)增加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�、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�(gè)�(lán)��24�(gè)綠色�32�(gè)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�(kāi)�(fā)階段,但潛力很�.
    5.燈飾
    由于�(fā)光二極管亮度的提高和�(jià)格的下降,再加上長(zhǎng)壽命、節(jié)�,�(qū)�(dòng)和控制較霓虹燈簡(jiǎn)�,不僅能閃�,還能變色,所以用超高亮度LED做成的單�、多色乃至變色的�(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單�,裝飾高大建筑物、橋�、街道及廣場(chǎng)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)�(wàn)米以�,彩燈幾萬(wàn)�(gè),目前正逐步推廣,估計(jì)�(huì)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�(wú)紅外輻射,便于隱蔽,再加上它還具有耐振�(dòng)、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�(huì)有較大發(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�(chǎng)照明、手電、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫(huà)展的照明以及閱讀�(tái)�.隨著光通量的提高和�(jià)格的下降,�(yīng)用面將逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的過(guò)�,估計(jì)2005�2010年會(huì)�(jìn)入通用照明�(lǐng)�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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