全面剖析LED燈具技術(shù)

LED是英文light emitting diode的縮寫(xiě)，即：光線(xiàn)激發(fā)二極管，屬于一種半導體元器件。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為p-n結。

　LED照明技術(shù)的原理

LED是英文light emitting diode的縮寫(xiě)，即：光線(xiàn)激發(fā)二極管，屬于一種半導體元器件。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時(shí)會(huì )把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)LED。當它處于正向工作狀態(tài)時(shí)(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)，光的強弱與電流有關(guān)。打個(gè)比方，LED就像一個(gè)漢堡，可以發(fā)光的材料是夾層中的“肉餅”，而上下的電極就是夾肉的面包。而通過(guò)對其中發(fā)光材料的研究，人們逐漸開(kāi)發(fā)出各種光色、光效率越來(lái)越高的LED元件，但是無(wú)論怎么變化，LED總的發(fā)光原理和結構都沒(méi)有發(fā)生太大的變化。

LED光源的優(yōu)點(diǎn)

紅光LED 白光LED統光源，因此自60年代誕生以來(lái)，得到了長(cháng)足的發(fā)展和應用。而相對于白熾燈、熒光燈等老一代發(fā)光設備，LED的優(yōu)點(diǎn)主要體現在以下幾個(gè)方面：1.LED在結構上沒(méi)有玻璃外殼，不需要想白熾燈或者熒光燈那樣在燈管內抽真空或者沖入特定氣體，因此抗震、抗沖擊性良好，給生產(chǎn)、運輸、使用各個(gè)環(huán)節帶來(lái)便利。

作為一種出現時(shí)間最晚的照明技術(shù)，LED的優(yōu)點(diǎn)不僅體現在發(fā)光質(zhì)量方面，在其生產(chǎn)、制造、易用性方面都要大大超越白熾燈、熒光燈等

　　2.LED元件的體積可以做的非常小，更加便于各種設備的布置和設計。

3.LED的發(fā)出的光線(xiàn)能量集中度很高，集中在較小的波長(cháng)窗口內，純度高。

4.LED元件的壽命非常長(cháng)，普遍在5萬(wàn)-10萬(wàn)小時(shí)之間，即使是頻繁的開(kāi)關(guān)，也不會(huì )影響到使用壽命。

　　5.LED響應時(shí)間非?？?，在微秒級別。

　　6.LED的發(fā)光指向性非常強，亮度衰減比傳統光源低很多。

　　7.LED在生產(chǎn)過(guò)程中不要添加“汞”，非常環(huán)保。

　　8.LED使用低壓直流電即可驅動(dòng)，對使用環(huán)境要求較低。

　　LED發(fā)光設備的這些優(yōu)點(diǎn)，不僅為其在日常照明領(lǐng)域的廣泛應用奠定了堅實(shí)基礎，也為L(cháng)ED進(jìn)入顯示設備領(lǐng)域打造了一條充滿(mǎn)希望的道路。

不過(guò)，LED并不是從一開(kāi)始就擁有如此之多的優(yōu)勢，也是經(jīng)過(guò)了一段較長(cháng)時(shí)間的發(fā)展，下面我們就去看看LED從誕生到現在所經(jīng)歷過(guò)的發(fā)展變遷之路。

LED照明技術(shù)的發(fā)展歷程

　　在LED剛剛出現的時(shí)候，其發(fā)光的顏色和效率都比較低。當時(shí)主要使用的發(fā)光材料是“GaAsP”，驅動(dòng)電流在20mA，只能發(fā)出紅色的光，而且發(fā)光效率只有0.1流明/瓦，因此亮度僅僅能夠滿(mǎn)足一些儀表、電器上的指示之用，并沒(méi)有得到廣泛的使用和注意。

而在隨后的幾十年里，一些新的發(fā)光材料被逐步引入到LED當中，LED逐漸開(kāi)始顯露出強勁的發(fā)展后勁。在70年代中期，通過(guò)引入元素In和N，使得 LED可以發(fā)出波長(cháng)為555納米的綠光、波長(cháng)為590納米的黃光和波長(cháng)為610納米的橙光，同時(shí)發(fā)光效率也提高到了1流明/瓦。到了80年代初，又出現了使用GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達到10流明/瓦。而進(jìn)入90年代后，能發(fā)出紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)出綠光、藍光的 GaInN兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在紅、橙色光區域(波長(cháng)615納米左右)的光效達到 100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區域(波長(cháng)為530納米)的光效也可以達到50流明/瓦。不僅超過(guò)了傳統的白熾燈，而且和發(fā)光效率較高的熒光燈已經(jīng)非常接近。而按照材料科學(xué)的發(fā)展速度，發(fā)光效率能達到200流明/瓦的LED也將在較快的時(shí)間內問(wèn)世。

而在LED發(fā)光技術(shù)的發(fā)展史上，白光型LED的出現，則成為L(cháng)ED進(jìn)入快速發(fā)展階段的重要突破。在上世紀末，受到熒光燈發(fā)光原理的啟發(fā)，LED廠(chǎng)家通過(guò)在高亮度藍光LED管芯上加一層熒光粉，用藍光激發(fā)熒光粉發(fā)出白光的LED發(fā)光元件。此外，通過(guò)采用不同的熒光粉，可發(fā)出色溫為4500～10 000K及色溫為2850～3800K的多種白光LED，也讓白光LED具備了成為新一代照明設備的能力。目前，白光LED的發(fā)光效率大都已超過(guò)30流明 /W，某些產(chǎn)品已超過(guò)50流明/W的水平，具備了正式大規模實(shí)用化的基礎。經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，LED照明發(fā)光技術(shù)已經(jīng)便成為一種相對成熟的事物，市面上不僅有能發(fā)出各種色彩的LED產(chǎn)品，也出現了大量可以用于直接照明的LED 產(chǎn)品，此外，在顯示領(lǐng)域，LED產(chǎn)品也經(jīng)歷了從單色到彩色，從低分辨的文字到高分辨率圖像顯示的進(jìn)化過(guò)程，正在日益影響著(zhù)我們的生活和工作。

白熾燈、熒光燈和LED燈光效率的發(fā)展趨勢

由于LED在最初是被當作一種發(fā)光元件而生產(chǎn)的，因此，LED技術(shù)生來(lái)就和光明結下了不解之緣。而目前存在的各種LED產(chǎn)品，也可以按照用途的不同，大致可以分為：LED指示/照明設備和