半导体照明论文
半导体照明——21世纪的节能新能源,点亮未来世界
人类照明的历史经历了漫长的发展过程。过去,人们曾长期靠燃烧木材照明;直到1772年燃气照明才进入人们的生活;1879年爱迪生发明白炽灯,从此人类的照明进入了一个崭新的时代。上世纪九十年代末,随着第三代宽禁带半导体材料GaN的突破,半导体技术继引发微电子革命之后又在孕育一场新的产业革命——照明革命,其标志是基于半导体发光二极管(LED)的固态照明(亦称“半导体灯”),将逐步代替白炽灯和荧光灯进入普通照明领域。 LED(LightingEmittingDiode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源是我们未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
LED的优缺点
LED的内在特征决定了它具有以下优点: 1、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,所以它非常小,非常轻。2、耗电量低:LED耗电相当低,直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦),电光功率转换接近30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V,工作电流是0.02-0.03A;这就是说,它消耗的电能不超过0.1W,相同照明效果比传统光源节能近80%。3、使用寿命长:有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,在恰当的电流和电压下,使用寿命可达6万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。4、高亮度、低热量:LED使用冷发光技术,发热量比普通照明灯具低很多。5、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。光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源 6、坚固耐用:LED被完全封装在环氧树脂里面,比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,使得LED不易损坏。7、多变幻:LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。8、技术先进:与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术,具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。LED 也有以下缺点:1、节能是否就一定环保?由于其高能效,人们普遍认为用LED灯取代传统的灯泡、荧光灯是一种非常环保的做法。然而,近日由美国加州大学艾尔文分校进行的一项调查却显示,这些LED灯中包含有锑、砷、铬、铅以及其他多种金属元素。其中,部分LED灯的有毒元素含量已经超过了监管部门制定的标准。比如在低亮度红色LED灯中,研究人员发现铅含量超标达到8倍,镍含量也超标2.5倍。简单的说,大家应该清楚,虽然LED的能效非常高,但它绝非完全环保的选择,只是蕴含的潜在危险和其他照明技术不同罢了。 2、散热不理想:LED需要由于单个发光面比较窄,通常大规模集成在线路板上,形成一个比较大的发光源,由此会造成大量热量积累,有时会击穿电路板。所以LED灯的散热一定要好。 3、对人眼的伤害较大:人眼最不能接受的是蓝光和UV光(即紫外线光),蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍,人们为了追求亮度,通常更会加强LED的蓝光强度,从而对人眼造成伤害。 所以LED灯具在道路交通的LED导航指示、LED路灯、LED台灯的使用上具有一定的不利因素,容易让人在使用过程中产生头晕眼花、不舒服的感觉,甚至长期使用会变成眼晴伤害,使得患眼病的机率会有所提高。
LED照明术语
波长、亮度、光强、光通量、光效、显色性、色温、眩光、同步性、防护等级、光周期、光度测量、光强分布、光强曲线图
LED在各个领域的应用
(1) 显示屏、交通讯号、广告业多媒体、城市亮化显示光源的应用LED 灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点,广泛应用于各种室内、户外显示屏。(2) 汽车工业上的应用汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。(3) LED 背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目,LED 作为LCD 背光源应用,具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点, 已广泛应用于电子手表、手机、BP 机、电子计算器和刷卡机上(4)LED 照明光源早期的产品发光效率低,光强一般只能达到几个到几十个mcd,适用在室内场合,在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。(5) 其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋,走路时内置的LED 会闪烁发光。(6)家用室内照明的LED产品越来受人欢迎,LED筒灯,LED天花灯,LED日光灯,LED光纤灯已悄悄地进入家庭!
半导体照明将在未来得到更加广泛的应用。