�(lán)色發(fā)光二極管是氮化鎵二極�,發(fā)光二極管由含鎵(Ga�、砷(As�、磷(P�、氮(N)等的化合物制成的二極管,當(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)光二極管。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)��
2014年諾貝爾物理�(xué)�(jiǎng)揭曉。因�(fā)明“高亮度�(lán)色發(fā)光二極管�,日本科�(xué)家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科�(xué)家中村修二共獲殊�。發(fā)光二極管的英文簡(jiǎn)�(chēng)是LED,對(duì)于這�(gè)�,大多數(shù)�(guó)�(nèi)讀者應(yīng)不會(huì)陌生,因?yàn)�(zhǎng)ED燈已大量�(yīng)用于我國(guó)室內(nèi)外照明等�(lǐng)�,逐步取代白熾燈、熒光燈等傳�(tǒng)照明�(shè)�,成為節(jié)�、環(huán)�、智能化照明的代��
紅色、綠色發(fā)光二極管在上世紀(jì)中葉已經(jīng)�(wèn)�,但要把�(fā)光二極管用于照明,必須發(fā)明藍(lán)色發(fā)光二極管,因?yàn)橛辛思t、綠、藍(lán)三原色后,才能產(chǎn)生照亮世界的白色光源。藍(lán)色發(fā)光二極管的制備技�(shù)困擾了人�(lèi)30多年�
上世紀(jì)80年代,在日本名古屋大�(xué)工作的赤崎勇和天野浩選擇氮化鎵材�,向�(lán)色發(fā)光二極管這�(gè)世界難題�(fā)起挑�(zhàn)�1986�,兩人首次制成高�(zhì)量的氮化鎵晶��1989年首次研�(fā)成功�(lán)光LED�
�1988年起,當(dāng)�(shí)在日亞化�(xué)公司工作的中村修二也�(kāi)始研�(fā)�(lán)光二極管。與兩位日本同行一樣,他選擇的也是氮化鎵材�,但在技�(shù)路線(xiàn)上并不相�。上世紀(jì)90年代�,中村修二也研制出了�(lán)色發(fā)光二極管。與名古屋大�(xué)�(tuán)�(duì)相比,他�(fā)明的技�(shù)更簡(jiǎn)�,成本也更低�
至此,將LED用于照明的技�(shù)障礙已被掃除,被�(yù)為“人�(lèi)歷史上第四代照明”的LED燈呼之欲��
按照諾獎(jiǎng)�(píng)選委員會(huì)的說(shuō)�,這項(xiàng)只有�20歲”的“年輕”發(fā)明之所以獲�(jiǎng),是�?yàn)檫@種用全新方式�(chuàng)造的白色光源已經(jīng)“讓我們所有人受益�。“他們的�(fā)明具有革命�,”聲明說(shuō),“白熾燈�(diǎn)亮了20世紀(jì)�21世紀(jì)將由LED燈點(diǎn)�?�?BR> 與白熾燈、熒光燈相比,LED能耗更�,壽命更�(zhǎng)�
而且可實(shí)�(xiàn)智能化操�,是節(jié)能環(huán)保的“綠色照明”。因此�(jìn)入市�(chǎng)�,呈�(xiàn)爆發(fā)式增�(zhǎng)。國(guó)家半�(dǎo)體照明應(yīng)用系�(tǒng)工程技�(shù)研究中心�(jīng)�?xiàng)顫嵪杞榻B,我�(guó)2010年的LED�(chǎn)值是700多億�; 而到�2013�,全年產(chǎn)值猛增到5000多億�。家�、辦�、道路等各種�(chǎng)所的照明以及絢爛的景觀燈光,這些市場(chǎng)“主力軍”如今都是LED?!扒皫啄暾劦絃ED,我們需要對(duì)公眾�(jìn)行科�,現(xiàn)在家里裝�,老百姓都�(huì)考慮�(mǎi)這種比傳�(tǒng)節(jié)能燈更節(jié)能的燈具�
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后,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,釋放出的能量越多,則發(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�。它的正向伏安特性曲�(xiàn)很陡,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(chēng)為PN�(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN�(jié)中,注入的少�(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�,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(chēng)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(xiàn),光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)�
與白熾燈泡和氖燈相比,發(fā)光二極管的特�(diǎn)是:工作電壓很低(有的僅一�(diǎn)幾伏�;工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光);抗沖擊和抗震性能�,可靠性高,壽命長(zhǎng);通過(guò)�(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地�(diào)制發(fā)光的�(qiáng)�。由于有這些特點(diǎn),發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源,在許多電子�(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀,用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管,每�(gè)�(shù)碼管可顯�0�9�10�(gè)阿拉�?dāng)?shù)字以及A,B,C,D,E,F(xiàn)等部分字母(必須區(qū)分大小寫(xiě)��
LED的光�(xué)參數(shù)中重要的幾�(gè)方面就是:光通量、發(fā)光效�、發(fā)光強(qiáng)�、光�(qiáng)分布、波�(zhǎng)�
�(fā)光效率和光通量
�(fā)光效率就是光通量與電功率之比,單位一般為lm/W。發(fā)光效率代表了光源的節(jié)能特�,這是衡量�(xiàn)代光源性能的一�(gè)重要指標(biāo)�
�(fā)光強(qiáng)度和光強(qiáng)分布
LED�(fā)光強(qiáng)度是表征它在某�(gè)方向上的�(fā)光強(qiáng)�,由于LED在不同的空間角度光強(qiáng)相差很多,隨之而來(lái)我們研究了LED的光�(qiáng)分布特�。這�(gè)參數(shù)�(shí)際意義很�,直接影響到LED顯示裝置的最小觀察角�。比如體育場(chǎng)館的LED大型彩色顯示�,如果選用的LED單管分布范圍很窄,那么面�(duì)顯示屏處于較大角度的觀眾將看到失真的圖�。而且交通標(biāo)志燈也要求較大范圍的人能�(shí)��
波長(zhǎng)
�(duì)于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)�,而且要注意到紅、黃、藍(lán)、綠、白色LED等主要的顏色是否純正。因?yàn)樵谠S多場(chǎng)合下,比如交通信�(hào)燈對(duì)顏色就要求比較嚴(yán)�,不�(guò)�(jù)觀察我�(guó)的一些LED信號(hào)燈中綠色�(fā)�(lán),紅色的為深紅,從這�(gè)�(xiàn)象來(lái)看我們對(duì)LED的光譜特性�(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究是非常必要而且很有意義��
電壓
LED使用低壓電源,供電電壓在直流3-24V之間,根�(jù)�(chǎn)品不同而異,也有少�(shù)DC36V、DC40V�,所以它是一�(gè)比使用高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場(chǎng)所�
效能
消耗能量較同光效的白熾燈減�80%左右,較節(jié)能燈減少40%左右�
適用�
體積很小,每�(gè)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)�
�(wěn)定�
10�(wàn)小時(shí),光衰為初始�50%
響應(yīng)�(shí)�
其白熾燈的響�(yīng)�(shí)間為毫秒�(jí),LED燈的響應(yīng)�(shí)間為納秒�(jí)
�(huán)境污�
不含有害金屬汞等
顏色
�(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法,調(diào)整材料的能帶�(jié)�(gòu)和禁帶寬度,�(shí)�(xiàn)紅黃綠藍(lán)橙多色發(fā)�。紅光管工作電壓較小,顏色不同的紅、橙、黃、綠、藍(lán)的發(fā)光二極管的工作電壓依次升��
�(jià)�
LED的價(jià)格越�(lái)越平民化,因LED省電的特性,也許不久的將�(lái),人們都�(huì)把白熾燈換成LED�。我�(guó)部分城市公路、學(xué)�、廠區(qū)等場(chǎng)所已換裝完LED路燈、節(jié)能燈��
最早應(yīng)用半�(dǎo)體P-N�(jié)�(fā)光原理制成的LED光源�(wèn)世于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)�(shí)所用的材料是GaAsP,發(fā)紅光(λp=650nm�,在�(qū)�(dòng)電流�20毫安�(shí),光通量只有千分之幾�(gè)流明,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/��
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/瓦�
90年代�,發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍(lán)光的GaInN兩種新材料的�(kāi)�(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/��
單色光LED的應(yīng)�
最初LED用作儀器儀表的指示光源,后�(lái)各種光色的LED在交通信�(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛�(yīng)�,產(chǎn)生了很好的經(jīng)�(jì)效益和社�(huì)效益。以12英寸的紅色交通信�(hào)燈為�,在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命,低光效�140瓦白熾燈作為光源,它�(chǎn)�2000流明的白�。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)�(jì)的燈中,Lumileds公司采用�18�(gè)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(chē)信號(hào)燈也是LED光源�(yīng)用的重要�(lǐng)��1987年,我國(guó)�(kāi)始在汽車(chē)上安裝高位剎�(chē)�,由于LED響應(yīng)速度快(納秒�(jí)�,可以及早讓尾隨�(chē)輛的司機(jī)知道行駛狀�,減少汽�(chē)追尾事故的發(fā)��
另外,LED燈在室外�、綠、藍(lán)全彩顯示屏,匙扣式微型電筒等�(lǐng)域都得到了應(yīng)��
一、體積小
LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在�(huán)氧樹(shù)脂里�,所以它非常的小,非常的��
�、電壓低
LED耗電相當(dāng)?shù)停话銇?lái)�(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V。只需要極微弱電流即可正常�(fā)光�
�、使用壽命長(zhǎng)
在恰�(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?,LED的使用壽命可�(dá)10�(wàn)小時(shí)�
�、高亮度、低熱量
LED使用冷發(fā)光技�(shù),發(fā)熱量比同等功率普通照明燈具低很多�
�、環(huán)�
LED是由�(wú)毒的材料�(gòu)成,不像熒光燈含水銀�(huì)造成污染,同�(shí)LED也可以回收再利用�
在LED�20世紀(jì)60年代�(wèn)世到80年代之前�10多年中,LED只有�、黃、綠幾種顏色,發(fā)光效率很�(僅約1 lm/W),亮度比較低,而且�(jià)格高,人們只是將其用作電子產(chǎn)品的指示�。從LED�(fā)展和�(yīng)用歷程上�,這一�(shí)期為L(zhǎng)ED的指示應(yīng)用階��
1 交流電源指示�
。該電路只要連接220V/50Hz的交流供電線(xiàn)�,LED就會(huì)被點(diǎn)亮,指示電源接�。限流電阻R的阻值為220V/IF�
2 交流�(kāi)�(guān)指示�
用LED作白熾燈�(kāi)�(guān)指示燈的電路,當(dāng)�(kāi)�(guān)斷開(kāi)燈泡熄滅�(shí),電流經(jīng)R、LED 和燈泡EL形成回路,LED亮,方便人�?cè)诤诎抵姓业介_(kāi)�(guān)。此�(shí)曲于回路中的電流很小,燈泡是不會(huì)亮的。當(dāng)接通開(kāi)�(guān)�(shí),燈泡被�(diǎn)亮,而LED則熄��
3 交流電源插座指示�
用雙�(共陰�) LED作交流電源插座指示燈的電�。插座的供電由開(kāi)�(guān)S控制。當(dāng)紅光LED�?xí)r,插座無(wú)�;�(dāng)綠光LED�?xí)r,插座有電�
4 保險(xiǎn)管座指示�
LED用作工廠�(shè)備配電箱保險(xiǎn)管座指示燈的電路。當(dāng)保險(xiǎn)管完好時(shí),LED不亮;�(dāng)保險(xiǎn)管熔斷時(shí),LED�(huì)被點(diǎn)�,以指示用戶(hù)是哪一�(gè)熔斷器已被燒斷,以便更換。這對(duì)于用肉眼�(wú)法觀察好壞的瓷芯式熔斷器�(lái)�(shuō)是非常方便的�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�169161�(gè)