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LED照明编辑词条

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。

LED照明原理

LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-三丰光电N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。

假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即
  λ≈1240/Eg(mm)
式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。

极限参数的意义

(1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。
(2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
(3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。
(4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。

发展现状

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。

中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。

目前,中国半导体照明产业发展向好,外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元,已成为LED全彩显示屏太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色,其中户外照明发展最快,已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路,但在室内通用照明市场方面仍显落后。

2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识,有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强,核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,提高未来取得大厂专利授权时的要价能力,或逐步通过研发突破核心专利。

发展趋势

LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来,世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”,欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下,2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。 多年来,LED照明以其节能、环保的优势,已受到国家和各级政府的重视,各地纷纷出台相关政策和举措加快LED灯具的发展;大众消费者也对这种环保新型的照明产品渴求已久。但是,由于投入在技术和推广上的成本居高不下,使得令万千消费者翘首以待的LED照明产品一直可望而不可及,迟迟未能揭开其神秘的贵族面纱!

随着国内部分厂家技术和生产成本的降低,LED照明叫好而不叫座的局面行将改变。价廉物美的LED照明产品,将给中国照明行业带来革命性的冲击,为广大消费者带来光明的福音!
优点:
高节能:节能能源无污染即为环保。直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
寿命长:LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。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,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。
多变幻:LED光源可利用红、绿、篮三基色原理,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。
利环保:环保效益更佳,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,而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
高新尖: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,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。

术语

波长:光的色彩强弱变化,是可以通过数据来描述,这种数据叫波长。我们能见到的光的波长,范围在380至780nm之间。单位:纳米(nm)
亮度:亮度是指物体明暗的程度,定义是单位面积的发光强度。单位:尼特(nit)
光强:指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。
单位:烛光(cd)
光通量:光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位:流明(Lm)
光效:光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位:每瓦流明(Lm/w)。
显色性:光源对物体呈现的程度,也就是颜色的逼真程度。通常叫做"显色指数"单位:Ra。
色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温。
单位:开尔文(k)。
眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,所造成的视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
同步性:两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行,一般指内控方式的LED灯,同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。
防护等级:IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级,由两个数字所组成,第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级(分0-6级),第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度(分0-8级),数字越大表示其防护等级越高。

适用范围

LED照明灯具里,底灯,吊灯,投射灯等装饰用,反射用途的LED照明灯具可以完全胜任于任何场合,包括美术馆,博物馆等对颜色度要求较高的场所。但是对于商场,写字楼等大规模设施来说,作为大范围照明的LED灯具虽然已经诞生,但是其指向性(LED芯片发出的光是直线,发散性不好)太高,造成大面积内设计平均的照度很困难。灯管型LED照明灯具排列过密,设计成本过高,失去节能效果。因此,现阶段装饰用途场合,LED照明灯具完全可用,大面积室内照明还不成熟。

 
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