LED—科技之光照亮未来生活

  LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它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具有良好的抗震性能。

  发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半

导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),即电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的,而光的强弱则与电流有关。

  

  LED光源具有如下特点:

  体积小

  LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。

  使用安全

  一般来说LED的工作电压在2-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。

  耗电量低

  由于其发光原理是电子和空穴相互结合并释放出能量,将电能直接转换为光能,所以白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4。

  使用寿命长

  

  在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。

  响应时间短

  其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。

  环保

  LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。

  坚固耐用

  LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

  可控性强

  改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红、黄、绿、蓝、橙多色发光。

  

  LED用途举例:

  LED车灯

  在2004年北京车展上,法国雷奥公司展示了用四只LED做成的高位刹车灯,还有用一个LED来实现所有尾部信号灯功能,包括停车灯、后小灯、转弯指示灯、雾灯和倒车指示灯等。这种LED技术适用于所有尾部灯功能。而在福特汽车展台上,面向今后中国市场的福克斯(Focus)概念车前灯和后灯都采用了LED技术。在刚刚过去的上海车展上,新奥迪Q7作为奥迪公司最新推出的一款SUV,出尽了风头,而眼下炙手可热的LED技术着实为其增色不少。

  交通信号指示

  用超高亮度LED取代白炽灯,用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地,目前采用超高亮度LED取代传统的白炽灯来降低电力损耗已取得明显效果。以12英寸的红色交通信号灯为例,在

  美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它首先产生白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下的红光,其亮度仅达到原来亮度的十分之一。而在新设计的LED灯中,采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共只需耗电14瓦,即可产生同样的光效,节能90%。日本每年在交通信号灯上的耗电量约为100万千瓦,采用超高亮度LED取代白炽灯后,其耗电量仅为原来的12%。市场广阔,需求量增长很快。

  景观照明

  

  LED发光二极管有着柔和的光色,在广场和园林照明有较强的艺术效果,它不仅为人提供舒适的视觉条件,更需要通过各类光色的协调,体现景观照明风格,增加艺术美感,达到灯设计意图所刻意创造的空间景观,满足人的视觉需求、审美需求和心理需求。婺源明清风格的商业步行街和百家湖畔的南京首座灯光文化广场—百鸟朝凤广场就是利用LED作为景观照明的光源分别塑造出古典景观型和自然生态型效果的代表。

  大屏幕显示

  大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场,包括:图形、文字、数字的单色、双色和全色显示等。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实

  况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影。不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。此前,LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。如今,超高亮度LED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色,可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。

  LED发展的瓶颈:

  目前为止,影响LED使用的最大因素依然是成本太高。由于LED发光功率很小,一般是将许多只LED做成数组式,以小积大的形式作为实用性的指示灯。但是,这样一来成本就会迅速上升。因为一只高质量的LED价格约1.5元左右,几十只集合在一起的价格远远超过了白炽灯。但是如果考虑到LED的使用寿命和发光效率远优于白炽灯和普通的节能灯,所以综合考虑起来,其经济效益依然可观,尤其是在交通指示、景观照明和公共场所屏幕显示中,具有巨大的应用潜力。我们相信,在不久的将来,LED技术会在我们的生活中大放异彩。

  

周健

http://www.sic.cas.cn/kxcb/kpwz/200908/t20090827_2448825.html