LED照明

  

 LED光源的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體制成的,其核心是PN結。因此它具有壹般P-N結的I-V特性,即正向導通,反向截止、擊穿特性。此外,在壹定條件下,它還具有發光特性。在正向電壓下,電子由N區註入P區,空穴由P區註入N區。進入對方區域的少數載流子(少子)壹部分與多數載流子(多子)復合而發光。 假設發光是在P區中發生的,那麽註入的電子與價帶空穴直接復合而發光,或者先被發光中心捕獲後,再與空穴復合發光。除了這種發光復合外,還有些電子被非發光中心(這個中心介於導帶、介帶中間附近)捕獲,而後再與空穴復合,每次釋放的能量不大,不能形成可見光。發光的復合量相對於非發光復合量的比例越大,光量子效率越高。由於復合是在少子擴散區內發光的,所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。
           理論和實踐證明,光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料帶隙Eg有關,即 λ≈1240/Eg(mm)
           式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產生可見光(波長在380nm紫光~780nm紅光),半導體材料的Eg應在3.26~1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極管,但其中藍光二極管成本、價格很高,使用不普遍。
           
           極限參數
           (1)允許功耗Pm:允許加於LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值,LED發熱、損壞。
           (2)最大正向直流電流IFm:允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。
           (3)最大反向電壓VRm:所允許加的最大反向電壓。超過此值,發光二極管可能被擊穿損壞。
           (4)工作環境topm:發光二極管可正常工作的環境溫度範圍。低於或高於此溫度範圍,發光二極管將不能正常工作,效率大大降低。
           不改變材質的前提下,在LED的極限範圍內,提高亮度的手段就是提高電流,隨著電流升高,LED發熱量會劇增。使用過LED光源便攜投影機的,或微投的朋友,壹定都深有體會,LED光源的投影機,非常熱,而且普遍會有明顯的噪音。這些產品,機身小是壹方面,關鍵還是其自身發熱量較大所致。
           隨著功率的增加,LED的散熱問題顯得越來越突出,大量實際應用表明,LED不能加大輸入功率的基本原因,是由於LED在工作過程中會放出大量的熱,使管芯結溫迅速上升,熱阻變大。輸入功率越高,發熱效應越大。溫度的升高將導致器件性能變化與衰減,非輻射復合增加,器件的漏電流增加,半導體材料缺陷增長,金屬電極電遷移,封裝用環氧樹脂黃化等等,嚴重影響LED的光電參數。甚至使功率LED失效。因此,對於LED器件,降低熱阻與結溫、對發光二極管的熱特性進行研究顯得日趨重要。
           
           獨特優勢
           
(壹)節約能源:LED的光譜幾乎全部集中於可見光頻段,其發光效率可達80―90%。筆者還將LED燈與普通白熾燈、螺旋節能燈及T5三基色熒光燈做了壹番比較,結果顯示:普通白熾燈的光效為12lm/w,壽命小於2000小時,螺旋節能燈的光效為60lm/w,壽命小於8000小時,T5熒光燈則為96Alm/w,壽命大約為10000小時,而直徑為5毫米的白光LED為20―28lm/w,壽命可大於100000小時。有人還預測,未來的LED壽命上限將無窮大。
           壹般人都認為,節能燈可節能4/5是偉大的創舉,但LED比節能燈還要節能1/4,這是固體光源更偉大的改革。除此之外,LED還具有其他優勢,光線質量高,基本上無輻射,屬於典型的綠色照明光源;可靠耐用,維護費用極為低廉等等。正因為LED具有以上其他固體光源還無法匹敵的特點,10年後LED將是照明行業的主流光源。
           (二)安全環保:LED的工作電壓低,多為1.4―3V;普通LED工作電流僅為10mA,超高亮度的也不過1A。LED在生產過程中不要添加“汞”,也不需要充氣,不需要玻璃外殼,抗沖擊性好,抗震性好,不易破碎,便於運輸,非常環保,被稱為”綠色能源”。
           (三)使用壽命長:LED體積小、重量輕,外殼為環氧樹脂封裝,不僅可以保護內部芯片,還具有透光聚光的能力。LED使用壽命普遍在5萬―10萬小時之間,因為LED是半導體器件,即使是頻繁的開關,也不會影響到使用壽命。目前家用照明主要使用的是白熾燈、熒光燈及節能熒光燈。
           (四)響應速度快:LED的響應頻率fτ與註入少數載流子的壽命τmc有關,如GaAs材料制成的LED,其τmc壹般在1―10ns 範圍內,則響應頻率約為16―160MHz,這樣高的響應頻率對於顯示6.5MHz的視頻信號來說已經足夠了,這也是實現視頻 LED大屏幕的關鍵因素之壹。
           LED響應時間最低的已達1微秒,壹般的多為幾個毫秒,約為普通光源響應時間的1/100。因此可用於很多高頻環境,如汽車剎車燈或狀態燈,可以縮短車後車輛的剎車時間,從而提高安全性。
           (五)發光效率高:白熾燈、鹵鎢燈的光效為12-24lm/w(流明/瓦),熒光燈的光效為50―70lm/w,鈉燈的光效為90―140lm/w,大部分的耗電變成熱量損耗。而LED的光效經改善後可達到50―200lm/w,且光的單色性好、光譜窄,無需過濾就可直接發出有色可見光。
           (六)LED元件的體積小:更加便於各種設備的布置和設計,而且能夠更好地實現夜景照明中“只見燈光不見光源”的效果。
           (七)LED光線能量集中度高:集中在較小的波長窗口內,純度高。
           (八)LED發光指向性強:亮度衰減比傳統光源低很多。
           (九)LED低壓直流電即可驅動:具有負載小、幹擾弱的優點,對使用環境要求較低。
           (十)可較好控制發光光譜組成:從而能夠很好地用於博物館以及展覽館中的局部或重點照明。
           (十壹)可控制半導體發光層、半導體材料禁止帶幅的大小:從而發出各種顏色的光線,且彩度更高。
           (十二)顯色性高:不會對人的眼睛造成傷害。
           
           應用領域
           
LED照明燈具裏,底燈,吊燈,投射燈等裝飾用,反射用途的LED照明燈具可以完全勝任於任何場合,包括美術
           
           
           
           LED控制模組
           館,博物館等對顏色度要求較高的場所。但是對於商場,寫字樓等大規模設施來說,作為大範圍照明的LED燈具雖然已經誕生,但是其指向性(LED芯片發出的光是直線,發散性不好)太高,造成大面積內設計平均的照度很困難。燈管型LED照明燈具排列過密,設計成本過高,失去節能效果。因此,現階段裝飾用途場合,LED照明燈具完全可用,大面積室內照明還不成熟。
           1)信號指示應用:信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的壹個領域,約占LED應用市場的4%左右。
           2)顯示應用:指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等,LED用於顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%,顯示屏幕可分為單色和彩色。
           3)照明應用:
           壹便攜燈具:手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等;
           
           
           
           LED照明手電筒
           二汽車用燈:高位剎車燈、剎車燈、轉向燈、倒車燈等,大功率的LED已被大量用於汽車照明中。
           ③特殊照明:太陽能庭院燈、太陽能路燈、水底燈等;由於LED尺寸小,便於動態的亮度和顏色控制,因此比較適合用於建築照明。
           四背光照明:普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等,LED作為手機顯示的背光源是LED應用最廣泛的領域。
           伍投影光源:投影儀用RGB光源。
           ⑥普通照明:各類通用照明燈具、照明光源等分為商業照明和家居照明。
            

典型客戶
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