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LED白光技术原理及发展趋势

2009-12-03 12:05
小伊琳
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  照明,从始至终与人类文明休戚相关。

  1879年,爱迪生发明了白炽灯,把人类从火焰照明的时代带到了电光源的时代。一个多世纪以来,电光源照明技术得到了跨越式的发展,先后经历了以白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯(HID)为代表的三个重要阶段。如今,随着新一代半导体材料的出现和发光二极管(LED)封装技术的突破,以及LED功率等级的不断提高,LED光源正在掀起电光源发展的第四场革命。

   LED光源从根本上改变了光源发光机理,在提升照明质量和效用的同时,还可以改善环境、节约能源,具有很高的经济效益。目前,白光LED光源正在各个领域慢慢吞噬传统光源的市场。它的应用领域主要有:局部范围低照度照明、液晶(LCD)显示的背光源、交通照明、室内照明及特殊照明等。据东芝公司(Toshiba)预测,在特殊照明市场,2010年将有16%被LED取代,2012年将达到30%。

  但从目前的情况来看,固体照明的主要应用还是在彩色LED照明领域。而作为LED业界的最终目标,大功率高亮度白光LED在如今的市场上并没有达到通过机理分析所预期的卓越性能,且价格相对高昂。

  技术原理

  要了解白光LED的进步空间,让我们首先补充一点LED的原理。

   LED是由Ⅲ-Ⅴ族化合物,如砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)等半导体制成,其核心是电致发光的P-N结。P-N结的一层带过量的电子,另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”(载流子),当在P-N两端施加电压的作用下,电子和“空穴”相互结合并以光子的形式释放出能量,若光子的能量在可见光范围内,从而辐射出光芒。LED的发光波长是由半导体材料的禁带宽度决定的,不同材料的禁带宽度不同,产生的光的波长也不相同,从而,所呈现的颜色也不相同。因此可用不同材料做成不同颜色的LED,如红色、绿色、蓝色等。

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