LED光源技术的应用前景及趋势(1)论文

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翻新时间：2022-12-08

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LED光源技术的应用前景及趋势(1)论文

1、LED光源的介绍 LED（Lighy EmittingDiode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。

微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。

光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体--晶片的面积为10.12mil（1mil=0.0254平方毫米），目前国际上出现大晶片LED，晶片面积达40mil，我国正在积极研究开发大功率的LED路灯。

LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED.目前，已商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。

近几年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。

LED以其固有的特点，如发光效率高、耗电量少、使用寿命长、无屏闪、安全可靠性强、有利于环保、耐震动，响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于日常照明、指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域。 1）发光效率高。

LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12~24流明/瓦，荧光灯50~70流明/瓦，钠灯90~140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。

理论上LED发光源光效可达到300流明/瓦，目前，随着政府加大力度支持LED发光源产业，国内许多产家能生产大于120流明/瓦的LED发光管，且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。2）耗电量少。

LED单管功率0.03~0.08瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5~3.5伏，电流15~18毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的十分之一，荧光灯管的三分之一。

3）使用寿命长。采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。

而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。

LED灯具使用寿命可达5~10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。4）安全可靠性强。

发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。

5）有利于环保。LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。

光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。

2、LED光源技术的应用前景及趋势

(1) 长期以来，由于LED光效低的