|
|
第一章：为什么要从事 LED行业？
能源危机、温室效应以及生态环境的日益恶化时刻提醒着人们，地球已经疲惫不堪，改变人们的能源获取方式以及提高能源利用率已经成为当前世人的共识。 由于在世界电力的使用结构中， 照明用电约占总用电量的１９％； 英国布赖恩• 爱德华兹在其编写的《可持续性建筑》中指出，在英国消耗的全部能源当中，大约有一半与建筑有关， 而建筑的人工照明耗能则占其建筑耗能总量的１５％～５０％；在我国照明用电约占全国总用电量的１２％，而且我国每年的照明用电增速（保守估计）大约为５％。从上面的数据我们可以看出，虽然因各国经济发展的水平不同，照明用电所占比重也有所差别，但是照明耗能已经成为了各国能源消费的重要组成部分。 照明节能问题也就成了各国ZF及专业人员必须面对的棘手问题。
调查显示，2007 年，我国全社会用电约 24210 亿度,按照明用电占全社会用电的12%计算，2007 年我国照明用电约 2905 亿度，如我国照明装置有 50%采用LED灯具（按使用节电 50%的低端产品计算），每年至少可节电 726 亿度，相当于 建 2 个三峡电站或8至9 台百万千瓦超临界燃煤发电机组， 可节约电厂建设经费近千亿元，每年节约原电煤近 1252 万吨，若以燃煤发电每瓦时排放 0.638 公斤二氧化碳计算，每年还可减少 4632 万吨二氧化碳排放。
目前，国际上LED的研制和生产主要集中在美、欧、日等国家和地区。澳大利亚决定将于 2010 年，停止使用普通白炽灯，取而代之的就是LED照明用品，成为世界上第一个计划禁止使用传统白炽灯的国家。然而，在国内LED照明产品的应用却起步比较艰难。统计显示，在我国LED等节能灯具普及率仍然很低，目
前每年白炽灯销量仍为 20 亿只左右，中小城市居民白炽灯的使用比例一般在 50%以上。 新型高效光源，特别是白色光源（适用于一般照明）的发展对于大幅度降低照明用电量具有很重要的作用，因为它可以降低电能消耗增长速度，进而减少新增电网容量的费用，降低能源消耗以及减少向大气中排放的温室气体及其他污染物。
ＬＥＤ，特别是白色光ＬＥＤ，因其与传统光源相比所具有的理论以及现实的优越性，受到广大专业人士的青睐。它的出现也为照明界开拓出了一个全新的技术领域，并为照明节能设计提供了更多的选择。 综合上述数据，你感觉有没有学习 LED 的必要性呢，我想你的答案是肯定的。同时我也祝贺你进入 LED 行业，因为你进入一个新能源的行业，一个绿色行业，一个环保的行业和一个为我们的子孙作功劳的一个行业。现在让我们进入下一节：
第二章：LED 的发展史。
先让我们从光源的发展开始吧。
在古希腊神话故事中， 创造了人类之神普罗米修斯为了使人们能够获得永恒的光明，不惜触怒最高之神宙斯，把能驱走黑暗，带来温暖和光明的火种偷偷带给人类，自己却受到了残酷的惩罚。这个故事不仅说明了光明对人类的重要，也反映了人类在追逐光明的道路上所付出的种种苦难。 在 19 世纪爱迪生发明电灯之前，人类实现照明的方式非常简单，那就是直接借助各种火源的直射光，例如蜡烛、油灯等等。这些发光设备虽然在人类的历史长河中点燃了漫漫岁月，却因为极低的发光效率和发光质量，只能尘封在历史的博物馆中，进入 20 世纪后，随着人类新工业革命的爆发，以爱迪生发明的新式白炽灯为代表的照明设备，正式成为人类生产生活中的主流发光设备。 在白炽灯出现之后，人类社会的电力照明设备大致经过了三个重要的发展阶段，这三个阶段中的代表性光源分别为荧光灯、高强度气体放电灯和 LED光源。其中高强度气体放电灯由于对使用环境要求严格，成本较高，目前还不是民用领域的主流照明设备， 所以， 和我们日常生活息息相关的光源设备， 也就只有白炽灯、荧光灯和LED光源这三大类。
在这三大类光源中，LED照明技术是出现时间最晚，优点最多的一种照明技术，因此，自从 20 世纪60 年代出现以来，伴随着近代半导体技术的发展，得到了大量的普及应用，特别是进入 21 世纪之后，由 LED照明技术衍生而出的 LED显示技术和 LED辅助显示技术，已经显露越来越强烈的发展势头。 除了在日常电力照明领域正在普及的LED光源， 目前在显示领域和 LED有关的设备主要有两种：一是直接使用LED成像的 LED显示屏，另一种就是利用 LED
的优良发光特性，把 LED作为电视背光源使用的新型液晶电视。另一种曝光率较高的 OLED显示技术，虽然只比 LED多了一个字母，但是由于技术层面较大的差距，可以看成一类全新的显示技术，因此并不在本文的探讨范围之内。
以下就是 LED的发展史：
1907年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。 1936年,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光”这个术语。 二十世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世。据说在早期的试验中，LED需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。 60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。
到70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LED采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70年代末，它能发出纯绿色的光。
80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生， 先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。 第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期，再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。
90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。 超亮度蓝光蕊片是白光LED的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。 有科学思想的读者到现在可能会意识到LED的发展经历了一个漫长而曲折的历史过程。事实上，最近开发的LED不仅能发射出纯紫外光而且能发射出真实的“黑色”紫外光。 那么LED发展史到低能走多远， 不得而知。也许某天就能开发出能发X射线的LED。早期的LED只能应用于指示灯、早期的计算器显示屏和数码手表。而现在开始出现在超亮度的领域。将会在接下的一段时间继续下去。
第三章：什么叫 LED
所谓 LED，就是发光二极管（light emitting diode）,顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件， 具
有二极管的特性。 基本结构为一块电致发光的半导体模块， 封装在环氧树脂中，通过针脚作为正负电极并起到支撑作用.
发光二极管的结构主要由 PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入 P区和 N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。 在LED得两端加上正向电压，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。调节电流，便可以调节光的强度。可以通过改变电流可以变色，这样可以通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光.
还常接触到其他两类发光二极管有：LD和 UV LED。 LD（Laser Diode）半导体激光二极管，和LED类似，也是一个PN结，也是利用外电源向PN结注入电子来发光的。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。体积小，耦合效率高，响应速度快。LD，光线比较集中，、质量轻、寿命长、结构简单而坚固,多应用于机箱的亮化.(如右图)
还有一类就是 UV LED，UV（Ultraviolet Rays）即紫外光线，从 LED 原理中我们知道，LED是在半导体 P-N 结处流过正向电流时，能以高的转换效率辐射出 200-1550m 范围包括紫外、红外和可见光谱。紫外线是肉眼看不见的,是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在 10 到400nm 的范围.通常按其性质的不同又细为几下几段：
真空紫外线（Vacuum UV）， 波长为10--200nm 短波紫外线（UV-C），波长为 200--290nm
中波紫外线（UV-B），波长为 290--320nm
长波紫外线（UV-A），波长为 320--400nm
可见光（Visible light），波长为 400--760nm
对于 LD 和 UV.LED 我只是简单的介绍一下,在以后的章节不会作出详细的介绍,我们重点只对普通 LED 进行详细介绍.
第四章：LED 优势:
(一)节能:ＬＥＤ的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达８０～９０％。记者还将ＬＥＤ与普通白炽灯、螺旋节能灯及Ｔ５三基色荧光灯做了一番比较，结果显示：普通白炽灯的光效为１２ｌｍ／Ｗ，寿命小于２０００
小时，螺旋节能灯的光效为６０ｌｍ／Ｗ，寿命小于８０００小时，Ｔ５荧光灯则为９６ｌｍ／Ｗ，寿命大约为１００００小时，而直径为５毫米的白光ＬＥＤ为２０～２８ｌｍ／Ｗ，寿命可大于１０００００小时。有人还预测，未
来的ＬＥＤ寿命上限将无穷大。 一般人都认为，节能灯可节能４／５是伟大的创举，但ＬＥＤ比节能灯还要节
能１／４，这是固体光源更伟大的改革。除此之外，ＬＥＤ还具有其他优势，光线质量高，基本上无辐射，属于典型的绿色照明光源；可靠耐用，维护费用极为低廉等等。正因为ＬＥＤ具有以上其他固体光源还无法匹敌的特点，１０年后ＬＥＤ将是照明行业的主流光源。
(二)环保 ED在生产过程中不要添加“汞” ，也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输,非常环保,被称为”绿色能源”
(三)寿命非常长: 普遍在 5 万-10 万小时之间， 因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命
(四) .LED元件的体积非常小：更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果
(五) LED的发出的光线能量集中度很高：集中在较小的波长窗口内，纯度高。
(六).LED响应时间非常快：在微秒级别,只要开关一开,马上就会亮,不会出现 延迟的和闪烁的现象
(七).LED的发光指向性非常强：亮度衰减比传统光源低很多。
(九)LED使用低压直流电即可驱动：具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。
(十) 能够较好地控制发光光谱组成：从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重点照明.
(十一) 可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高，
（十二）显色性高：不会对人的眼睛造成伤害。 但是作为一个新兴的技术领域，半导体照明行业还处于一个快速发展阶段，科技进步令我们感到欣喜，但是我们还要意识到无论是技术环节还是行业的规章制度，与传统的光源相比，
还不成熟不健全。要真正实现用ＬＥＤ代替传统光源还有一段很长的路要走，还有很多技 术难题需要解决,如大功率散热和光效方面。同时也要我们 LED 的行业人事和专家一起来共同努力,让 LED 更好的为我们服务. |
|
发表于 2011-10-5 16:46:03
收藏
发表于 2011-10-5 19:00:38