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                                              LED發光二極管科普知識

                                              來源:本站   發布時間:2015-06-30   點擊量:756

                                              上個世紀60年代,科技工作者利用半導體PN結發光的原理,研制成了LED發光二極管。當時研制的LED,所用的材料是GaASP,其發光顏色為紅色。經過近30年的發展,現在大家十分熟悉的LED,已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光LED僅在近年才發展起來,這里向讀者介紹有關照明用白光LED。

                                               

                                              1、可見光的光譜和LED白光的關系。

                                              眾所周之,可見光光譜的波長范圍為380nm~760nm,是人眼可感受到的七色光--紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如LED發的紅光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的,因為白光不是單色光,而是由多種單色光合成的復合光,正如太陽光是由七種單色光合成的白色光,而彩色電視機中的白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可見,要使LED發出白光,它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED,在目前的工藝條件下是不可能的。根據人們對可見光的研究,人眼睛所能見的白光,至少需兩種光的混合,即二波長發光(藍色光+黃色光)或三波長發光(藍色光+綠色光+紅色光)的模式。上述兩種模式的白光,都需要藍色光,所以攝取藍色光已成為制造白光的關鍵技術,即當前各大LED制造公司追逐的"藍光技術"。目前國際上掌握"藍光技術"的廠商僅有少數幾家,比如日本的日亞化學、日本的豐田合成、美國的CREE、德國的歐司朗等,所以白光LED的推廣應用,尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個過程。

                                               

                                              2、 白光LED的工藝結構和白色光源。

                                              對于一般照明,在工藝結構上,白光LED通常采用兩種方法形成。第一種是利用"藍光技術"與熒光粉配合形成白光;第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產生白光器件。第一種方法產生白光的系統如圖1所示,圖中LEDGaM芯片發藍光(λp=465NM),它和YAG(釔鋁石榴石)熒光粉封裝在一起,當熒光粉受藍光激發后發出黃色光,結果,藍光和黃光混合形成白光(構成LED的結構如圖2所示)。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起,通過各色光混合而產生白光。

                                               

                                              3、白光LED照明新光源的應用前景。

                                              為了說明白光LED的特點,先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈,其光效為12~24流明/瓦;熒光燈和HID燈的光效為50~120流明/瓦。對白光LED:在1998年,白光LED的光效只有5流明/瓦,到了1999年已達到15流明/瓦,這一指標與一般家用白熾燈相近,而在2000年時,白光LED的光效已達25流明/瓦,這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測,到2005年,LED的光效可達50流明/瓦,到2015年時,LED的光效可望達到150~200流明/瓦。那時的白光LED的工作電流就可達安培級。由此可見開發白光LED作家用照明光源,將成可能的現實。

                                               

                                              普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜,但光效低(燈的熱效應白白耗電),壽命短,維護工作量大,但若用白光LED作照明,不僅光效高,而且壽命長(連續工作時間100000小時以上),幾乎無需維護。目前,德國Hella公司利用白光LED開發了飛機閱讀燈;澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光LED作路燈照明;我國的城市交通管理燈也正用白光LED取代早期的交通秩序指示燈??梢灶A見不久的將來,白光LED定會進入家庭取代現有的照明燈。

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