更新時(shí)間：2024-04-08
發(fā)光二極管（英語：Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED） 是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。
趨勢(shì)
隨著行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，技術(shù)的飛躍突破，應(yīng)用的大力推廣，LED的光效也在不斷提高，價(jià)格不斷走低。新的組合式管芯的出現(xiàn)，也讓單個(gè)LED管(模塊)的功率不斷提高。通過同業(yè)的不斷努力研發(fā)，新型光學(xué)設(shè)計(jì)的突破，新燈種的開發(fā)，產(chǎn)品單一的局面也有望在進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)?？刂栖浖母倪M(jìn)，也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了LED發(fā)光二極管在照明應(yīng)用的前景廣闊。
LED被稱為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、壽命長(zhǎng)、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領(lǐng)域。
LED優(yōu)點(diǎn)：電光轉(zhuǎn)化效率高（接近60%，綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)（可達(dá)10萬小時(shí)）、工作電壓低（3V左右）、反復(fù)開關(guān)無損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅(jiān)固耐用、易于調(diào)光、色彩多樣、光束集中穩(wěn)定、啟動(dòng)無延時(shí)；
LED缺點(diǎn)：起始成本高、顯色性差、大功率LED效率低、恒流驅(qū)動(dòng)（需專用驅(qū)動(dòng)電路）。 相比之下，各種傳統(tǒng)照明存在一定的缺陷。
白熾燈：電光轉(zhuǎn)化效率低（10%左右）、壽命短（1000小時(shí)左右）、發(fā)熱溫度高、顏色單一且色溫低；
熒光燈：電光轉(zhuǎn)化效率不高（30%左右）、危害環(huán)境（含汞等有害元素，約3.5-5mg/只）、不可調(diào)亮度（低電壓無法啟輝發(fā)光）、紫外輻射、閃爍現(xiàn)象、啟動(dòng)較慢、稀土原料漲價(jià)（熒光粉占成本比重由10%上升到60~70%）、反復(fù)開關(guān)影響壽命；體積大。
高壓氣體放電燈：耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問題，多用于室外照明。
現(xiàn)狀編輯
20世紀(jì)90年代LED技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,不僅是發(fā)光效率超過了白熾燈,光強(qiáng)達(dá)到了燭光級(jí),而且顏色也從紅色到藍(lán)色覆蓋了整個(gè)可見光譜范圍,這種從指示燈水平到超過通用光源水平的技術(shù)革命導(dǎo)致各種新的應(yīng)用,諸如汽車信號(hào)燈、交通信號(hào)燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光源[1] 。
發(fā)光二極管應(yīng)用情況：
隨著發(fā)光二極管高亮度化和多色化的進(jìn)展,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展.從下邊較低光通量的指示燈到顯示屏,再從室外顯示屏到中等光通量功率信號(hào)燈和特殊照明的白光光源,最后發(fā)展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是時(shí)間的分界線.在2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示問題和燈飾問題,并已開始低、中光通量的特殊照明應(yīng)用,而作為通用照明的高光通量白光照明應(yīng)用,似乎還有待時(shí)日,需將光通量進(jìn)一步大幅度提高方能實(shí)現(xiàn).當(dāng)然,這也是個(gè)過程,會(huì)隨亮度提高和價(jià)格下降而逐步實(shí)現(xiàn).[1]
1. LED顯示屏
自20世紀(jì)80年代中期,就有單色和多色顯示屏問世,起初是文字屏或動(dòng)畫屏.90年代初,電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展,使得LED顯示屏的視頻技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),電視圖像直接上屏,特別是90年代中期,藍(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產(chǎn),使室外屏的應(yīng)用大大擴(kuò)展,面積在100—300m不等.目前LED顯示屏在體育場(chǎng)館、廣場(chǎng)、會(huì)場(chǎng)甚至街道、商場(chǎng)都已廣泛應(yīng)用,美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)上的納斯達(dá)克全彩屏最為聞名,該屏面積為120英尺×90英尺,相當(dāng)于1005m,由1900萬只超高亮藍(lán)、綠、紅色LED制成.此外,在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應(yīng)用也占較大比例,近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有較大的發(fā)展.發(fā)光二極管在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已成規(guī)模,形成新興產(chǎn)業(yè),且可期望有較穩(wěn)定的增長(zhǎng)[1] .
2. 交通信號(hào)燈
航標(biāo)燈采用LED作光源已有多年,目前的工作是改進(jìn)和完善.道路交通信號(hào)燈近幾年來取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,技術(shù)發(fā)展較快,應(yīng)用發(fā)展迅猛,我國(guó)目前每年有四萬套左右的訂單,而美國(guó)加州在去年一年內(nèi)就用LED交通信號(hào)燈更換了五萬套傳統(tǒng)光源的信號(hào)燈,根據(jù)使用效果看,壽命長(zhǎng)、省電和免維護(hù)效果是明顯的.目前采用LED的發(fā)光峰值波長(zhǎng)是紅色630nm,黃色590nm,綠色505nm.應(yīng)該注意的問題是驅(qū)動(dòng)電流不應(yīng)過大,否則夏天陽光下的高溫條件將會(huì)影響LED的壽命[1] .
最近,應(yīng)用于飛機(jī)場(chǎng)作為標(biāo)燈、投光燈和全向燈的LED機(jī)場(chǎng)專用信號(hào)燈也已獲成功并投入使用,多方反映效果很好.它具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),獲準(zhǔn)兩項(xiàng)專利,可靠性好,節(jié)省用電,免維護(hù),可推廣應(yīng)用到各種機(jī)場(chǎng),替代已沿用幾十年的舊信號(hào)燈,不僅亮度高,而且由于LED光色純度好,特別鮮明,易于信號(hào)識(shí)別[1] .
鐵路用的信號(hào)燈由于品種系列較多,要求光強(qiáng)和視角也各不相同,目前正加緊研制中,估計(jì)會(huì)逐步研制成功并陸續(xù)投入應(yīng)用,從數(shù)量看,也是一個(gè)頗大的市場(chǎng)[1] .
3.汽車用燈
超高亮LED可以做成汽車的剎車燈、尾燈和方向燈,也可用于儀表照明和車內(nèi)照明,它在耐震動(dòng)、省電及長(zhǎng)壽命方面比白熾燈有明顯的優(yōu)勢(shì).用作剎車燈,它的響應(yīng)時(shí)間為60ns,比白熾燈的140ms要短許多,在典型的高速公路上行駛,會(huì)增加4—6m的安全距離[1] .
4.液晶屏背光源
LED作為液晶顯示的背光源,它不僅可作為綠色、紅色、藍(lán)色、白色,還可以作為變色背光源,已有許多產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)及應(yīng)用階段.最近,手機(jī)上液晶顯示屏用LED制作背光源,提升了產(chǎn)品的檔次,效果很好.采用8個(gè)藍(lán)色、24個(gè)綠色、32個(gè)紅色LuxeonLED制成的15in(1in≈2.5cm)液晶屏的背光源,可達(dá)到120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m2).22液晶屏背光源也已制成,僅為6mm厚,不但混色效果好,顯色指數(shù)也達(dá)到80以上.目前大型背光源雖處于開發(fā)階段,但潛力很大[1] .
5.燈飾
由于發(fā)光二極管亮度的提高和價(jià)格的下降,再加上長(zhǎng)壽命、節(jié)電,驅(qū)動(dòng)和控制較霓虹燈簡(jiǎn)易,不僅能閃爍,還能變色,所以用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的發(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單元,裝飾高大建筑物、橋梁、街道及廣場(chǎng)等景觀工程效果很好,呈現(xiàn)一派色彩繽紛、星光閃爍及流光異彩的景象.已有不少單位生產(chǎn)LED光柱達(dá)萬米以上,彩燈幾萬個(gè),目前正逐步推廣,估計(jì)會(huì)逐步擴(kuò)大單獨(dú)形成一種產(chǎn)業(yè)[1] .
6.照明光源
作為照明光源的LED光源應(yīng)是白光,白光LED光源分類如表3,目前作為軍用的白光LED照明燈具,已有一些品種投入批量生產(chǎn).由于LED光源無紅外輻射,便于隱蔽,再加上它還具有耐振動(dòng)、適合于蓄電池供電、結(jié)構(gòu)固體化及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),將在特殊照明光源方面會(huì)有較大發(fā)展.作為民間使用的草坪燈、埋地?zé)粢延幸?guī)模生產(chǎn),也有用作顯微鏡視場(chǎng)照明、手電、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫展的照明以及閱讀臺(tái)燈.隨著光通量的提高和價(jià)格的下降,應(yīng)用面將逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的過渡,估計(jì)2005—2010年會(huì)進(jìn)入通用照明領(lǐng)域[1] .
分類編輯
發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光
發(fā)光二極管
發(fā)光二極管
二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。
LED的控制模式有恒流和恒壓兩種，有多種調(diào)光方式，比如模擬調(diào)光和PWM調(diào)光，大多數(shù)的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩(wěn)定，不易受VF的變化，可以延長(zhǎng)LED燈具的使用壽命。
普通單色發(fā)光二極管
普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。
普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān)，而發(fā)光的波長(zhǎng)又取決于制
發(fā)光二極管
發(fā)光二極管
造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為610~630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為585 nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為555~570 nm。 常用的國(guó)產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT（廠標(biāo)型號(hào)）系列、FG（部標(biāo)型號(hào)）系列和2EF系列，見表4-26、表4-27和表4-28。
常用的進(jìn)口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列等。
高亮度單色發(fā)光二極管
高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。
通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。
常用的高亮度紅色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表4-29，常用的超高亮度單色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表4-30。
變色發(fā)光二極管
變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。
變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。
常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號(hào)。
閃爍發(fā)光二極管
閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指示。
閃爍發(fā)光二極管在使用時(shí)，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?V）即可閃爍發(fā)光。
電壓控制型發(fā)光二極管
LED(發(fā)光二極管）
LED(發(fā)光二極管）
普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時(shí)需串接適當(dāng)阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管（BTV）是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時(shí)可直接并接在電源兩端。使普通紅光發(fā)光二極管
電壓可以工作在3伏－10伏如YX503URC，YX304URC,YX503BRC電壓型LED發(fā)光二極管,為工程技術(shù)開發(fā)人員提供更大的選擇。
紅外發(fā)光二極管
紅外發(fā)光二極管也稱紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。
紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。
常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。
電池LED燈
iViTi On，有一個(gè)可令它發(fā)光最長(zhǎng)3小時(shí)的內(nèi)置電池。有電時(shí)，電池充電，而且燈泡正常發(fā)光。停電時(shí)，燈泡自動(dòng)切換到電池模式。[2]
