led光源在照明領(lǐng)域的應用,是半導體發(fā)光材料技術(shù)高速發(fā)展及“綠色照明”概念逐步深入人心的產(chǎn)物!熬G色照明”是國外照明領(lǐng)域在上世紀80年代未提出的新概念,我國“綠色照明工程”的實施始于1996年。實現(xiàn)這一計劃的重要步驟就是要發(fā)展和推廣高效、節(jié)能照明器具,節(jié)約照明用電,減少環(huán)境及光污染,建立一個優(yōu)質(zhì)高效、經(jīng)濟舒適、安全可靠、有益環(huán)境的照明系統(tǒng) . X8 E! |# U! X
/ z" F1 ~6 \ R, p 一、led照明概念led(lightemittingdiode),又稱發(fā)光二極管,它們利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發(fā)生復合,放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。 - m( m N9 p3 ]: C, W! o
& k0 n9 c' @6 T+ [' H b. [5 s (一)led的發(fā)展歷史應用半導體pn結(jié)發(fā)光源原理制成led問世于20世紀60年代初,1964年首先出現(xiàn)紅色發(fā)光二極管,之后出現(xiàn)$led。直到1994年,藍色、綠色led才研制成功。1996年由日本nichia公司(日亞)成功開發(fā)出白色led。led以其固有的特點,如省電、壽命長、耐震動、響應速度快、冷光源等特點,廣泛應用于指示燈、信號燈、顯示屏、景觀照明等領(lǐng)域,在我們的日常生活中處處可見,家用電器、電話機、儀表板照明、汽車防霧燈、交通信號燈等。但由于其亮度差、價格昂貴等條件的限制,無法作為通用光源推廣應用。近年來,隨著人們對半導體發(fā)光材料研究的不斷深入,led制造工藝的不斷進步和新材料(氮化物晶體和熒光粉)的開發(fā)和應用,各種顏色的超高亮度led取得了突破性進展,其發(fā)光效率提高了近1000倍,色度方面已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色,其中最重要的是超高亮度白光led的出現(xiàn),使led應用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場成為可能。曾經(jīng)有人指出,高亮度led將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后,最偉大的發(fā)明之一。 ; k2 n; M( x0 o" u% O r' l4 K% _
" J) T9 c. L+ N (二)led發(fā)光原理發(fā)光二極管主要由pn結(jié)芯片、電極和光學系統(tǒng)組成。其發(fā)光體—晶片的面積為10.12mil(1mil=0.0254平方毫米),目前國際上出現(xiàn)大晶片led,晶片面積達40mil。其發(fā)光過程包括三部分:正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。微小的半導體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹脂物中,當電子經(jīng)過該晶片時,帶負電的電子移動到帶正電的空穴區(qū)域并與之復合,電子和空穴消失的同時產(chǎn)生光子。電子和空穴之間的能量(帶隙)越大,產(chǎn)生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對應,可見光的頻譜范圍內(nèi),藍色光、紫色光攜帶的能量最多,桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙,從而能夠發(fā)出不同顏色的光。led照明光源的主流將是高亮度的白光led。目前,已商品化的白光led多是二波長,即以藍光單晶片加上yag$熒光粉混合產(chǎn)生白光。未來較被看好的是三波長白光led,即以無機紫外光晶片加紅、藍、綠三顏色熒光粉混合產(chǎn)生白光,它將取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈泡及l(fā)ed背光源等市場。 4 e) b5 J" @! v) ~" ~9 J: G
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(三)led光源的基本特征 , k0 G3 H* i( [/ |& I x0 i
2 [" A5 X: A: @' X 1、發(fā)光效率高led經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良,其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24流明/瓦,熒光燈50~70流明/瓦,鈉燈90~140流明/瓦,大部分的耗電變成熱量損耗。led光效經(jīng)改良后將達到達50~200流明/瓦,而且其光的單色性好、光譜窄,無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。
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