淺析led的現(xiàn)狀和發(fā)展前景(已修改)
2025-06-30 14:59 本頁面
【正文】 淺析ＬＥＤ的現(xiàn)狀和發(fā)展前景摘要：LED是一種電致發(fā)光的光電器件。它的產(chǎn)生已經(jīng)三十多年。LED顯示屏是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的新型平板顯示器件,由于其亮度高、畫面清晰、色彩鮮艷,使它在公眾多媒體顯示領(lǐng)域一枝獨(dú)秀而就LED的特點(diǎn)使得它生產(chǎn)和研發(fā)具有一定的針對性,也將會發(fā)展許多新型產(chǎn)業(yè)。我國的LED產(chǎn)業(yè)也將面臨不同的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。關(guān)鍵詞：LED 機(jī)遇 挑戰(zhàn) 目前，資源匱乏、能源緊張已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。在供電日趨緊張的情況下，世界各國均不約而同地開始了新型照明光源的探索。LED掀起照明行業(yè)第二次革命。研究發(fā)現(xiàn)，LED作為光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長三大優(yōu)勢，理論上可實(shí)現(xiàn)只消耗白熾燈10%的能耗，比熒光燈節(jié)能50%。它采用固體封裝，壽命是熒光燈的10倍、白熾燈的100倍。同時(shí)，LED光源無紫外光、紅外光等輻射，且能避免熒光燈管破裂溢出汞的二次污染。一位美國專家曾指出，LED半導(dǎo)體已在電子學(xué)方面完成了一場革命，其第二場革命將在照明領(lǐng)域進(jìn)行。于是，一股LED照明熱潮席卷全球，掀起了照明行業(yè)“第二次革命”，美國、日本、韓國、歐洲等國家和地區(qū)紛紛制訂了自己的“半導(dǎo)體照明計(jì)劃”。LED(LightEmittingDiode)，中文意思為發(fā)光二極管，它是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可超過150lm/W（2010年）。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm／W，壽命小于2000小時(shí)，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm／W，壽命小于8000小時(shí)，T5熒光燈則為96lm／W，壽命大約為10000小時(shí)，而直徑為5毫米的白光LED光效可以超過150lm／W，壽命可大于100000小時(shí)。有人還預(yù)測，未來的LED壽命上限將無窮大。大功率，指發(fā)光功率大，1W3W5W或更高的。光強(qiáng)與流明是比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率都是單顆應(yīng)用，加很大的散熱片?，F(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。市面上的手電筒一般是用草帽頭做的。效果很好?，F(xiàn)在就擔(dān)心有些廠家不重質(zhì)量，拿的次品LED做電筒，用不了多久就有死燈。LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的,LED的角度越小它的亮度越高,沒有什么超亮不超亮的,那是騙小孩的,如果是質(zhì)量好的LED不管是哪家LED廠家生產(chǎn)的大家的亮度都差不多的,只是生產(chǎn)工藝不一樣,使用壽命略有不同,如果是15度角的亮度就要去到一萬多兩萬MCD的亮度了,亮度相差好幾十倍了,如果是用于照明用的,在戶外最好是用大功率的LED了,亮度就更高了,單個功率有1W,3W,5W,還有的是用多個大功率組合成一個大功率的LED,功率去到幾百都有。色溫和亮度沒關(guān)系，而亮度和流明值有關(guān)。LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附著在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空LED燈株穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個“PN結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時(shí)候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成PN結(jié)材料決定的。 貼片LED下面來看幾個概念：1．光通量（lm）由于人眼對不同波長的電磁波具有不同的靈敏度，我們不能直接用光源的輻射功率或輻射通量來衡量光能量，必須采用以人眼對光的感覺量為基準(zhǔn)的單位光通量來衡量。光通量用符號Φ表示，單位為流明（lm）。2．發(fā)光強(qiáng)度（cd）光通量是說明某一光源向四周空間發(fā)射出的總光能量。不同光源發(fā)出的光通量在空間的分布是不同的。發(fā)光強(qiáng)度的單位為坎德拉，符號為cd，它表示光源在某單位球面度立體角(該物體表面對點(diǎn)光源形成的角)內(nèi)發(fā)射出的光通量。1cd = 1lm/1sr（sr：立體角的球面度單位）。3．亮度（cd/m2)亮度是表示眼睛從某一方向所看到物體發(fā)射光的強(qiáng)度。單位為坎德拉/平方米[cd/m2]，符號為L，表明發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光通量，它等于1平方米表面上發(fā)出1坎德拉的發(fā)光強(qiáng)度。四、色溫(Color Temperature)當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，黑體的溫度就稱為該光源的色溫，用絕對溫度K表示。當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色接近時(shí)，黑體的溫度就稱為該光源的相關(guān)色溫。LED的分類：按發(fā)光管發(fā)光顏色分 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。 根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。 按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作T1；把φ5mm的記作T1（3/4）；（1/4）。由半值角大小可以估計(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來分有三類：（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5176?！?0176?；蚋。哂泻芨叩闹赶蛐?，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。（2）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角為20176?！?5176。（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45176。～90176。或更大，散射劑的量較大。按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強(qiáng)度100mcd）；把發(fā)光強(qiáng)度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。一、LED的發(fā)光原理LED手電筒發(fā)光二極管是由ⅢⅣ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般PN結(jié)的IN特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近P
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