第2章 LED国傩照明技术
2.1 LED的结构及特性
全色超高亮度LED的实用化和商品化,使照明技术面临一场新的革命,由多个超高亮度红、蓝、绿三色LED制成的固体照明灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光,而且还可以发出亮度可达几十烛光到一百烛光的白色光,成为新的照明光源。日本日亚公司利用其InGaN蓝光LED和荧光技术,又推出了白光固体发光器件,其色温为6500 K,发光效率达7.5 lm/W。对于相同光亮度的白炽灯和LED固体照明灯来说,后者的功耗只占前者的10%-20%,白炽灯的寿命一般不超过2000 h,而LED灯的寿命长达数万小时。这种体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、耐各种恶劣条件的固体光源必将给传统的光源市场带来冲击。尽管这种新型固体照明光源的成本依然偏高,但可以应用于一些特殊场合,如矿山、潜水、抢险、军用装置的照明等。从长远看,如果超高亮度LED的生产规模进一步扩大,成本进一步降低,其节能和长寿命的优势足以弥补价格偏高的劣势。超高亮度LED将有可能成为一种很有竞争力的新型电光源。
2.1.1 LED的结构、发光原理及发光效率
1.LED的结构
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基础知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后,使电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子与多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。
20世纪80年代LED主要用于显示器件和短距离、低速率的光纤通信用光源,如各种仪器仪表指示器的文字、数字及其他符号的显示等。由于亮度和颜色等原因,LED还不能用于通用的照明,而这正是LED未来的一个非常重要的发展方向。LED的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗振性能好。LED的结构示意图如图2-1所示。
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