LED光源

LED（Light Emitting Diode），又稱發(fā)光二極管，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生光。

應(yīng)用半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光的原理制成的LED問世于20世紀(jì)60年代初，1964年首先出現(xiàn)紅色發(fā)光二極管，之后出現(xiàn)黃色LED。直到1994年，藍(lán)色、綠色LED才研制成功。1996年開發(fā)出白色LED。

LED發(fā)光原理

發(fā)光二極管主要有PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。起發(fā)光體—晶片的面積為10.2mil(1mil=0.0254平方毫米)，目前國際上出現(xiàn)大量晶片LED，其晶片面積達(dá)40mil。

其發(fā)光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。微小的半導(dǎo)體晶片被封裝在潔凈的環(huán)氧樹脂物中，當(dāng)電子經(jīng)過該晶片時，帶負(fù)電的電子移動到帶正電的空穴域并與之復(fù)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(yīng)，可見光的頻譜范圍內(nèi)，藍(lán)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。

3LED的主要特點(diǎn)

3.1 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(dá)到達(dá)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。

3.2 耗電量少： LED單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅(qū)動，單管驅(qū)動電壓1.5～3.5伏，電流15～18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一。

3.3 使用壽命長： 采用電子光場輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動，不易破碎。平均壽命達(dá)10萬小時。光衰為初始的50%。LED燈具使用壽命可達(dá)5～10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈。

3.4 可靠性強(qiáng)：能控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。

3.5 有利于環(huán)保： LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。

3.6 響應(yīng)時間短： 白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級，LED燈的響應(yīng)時間為納秒級。

3.7價(jià)格： LED的價(jià)格比較昂貴，較于白熾燈，幾只LED的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號燈需由300～500只二極管構(gòu)成。

4LED的主要應(yīng)用

LED廣泛應(yīng)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。但由于其亮度差、價(jià)格昂貴等條件的限制，無法作為通用光源推廣應(yīng)用，近幾年來，隨著LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料的開發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性發(fā)展，其發(fā)光效率提高了近1000倍，最重要的是超高亮度白光LED的出現(xiàn)，使LED應(yīng)用領(lǐng)域開始跨越至率照明光源市場。