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LED照明技术之LED基础知识【附图表】

2011-02-17 14:42
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  现阶段节能已经成为一种硬性的要求,不是一种选择,而其中一部分需要采用环保绿色的方式去实现节能。对于照明来说,我们可以很容易的设想全球照明提高10%的效率后所带来的影响,但是提高1000%呢?最近高效率发光二极管(LED)可能实现这种效率的改进,并且能够以良好的表现力和高可靠性取代现阶段所用的产品。这篇文章有四部分,第一部分我们关注LED 的物理结构,发光范围,效率,发光二极管驱动和应用。

  物理解析

  物理层面上,LED 类似于p-n 结二极管。作为p-n 结,当将阳极(p 区域)和阴极(n 区域)之间加正电压时,电子和空穴向截面移动。一旦电子和空穴复合将释放出能量,p-n 材料的物理特性决定了释放能量的形式,至于分立电路中用到的标准二极管,它们释放能量的方式可以是没有辐射的或者以可见光的方式向外释放。对于LED,它所发射出光的波长(也就是光的颜色)由p-n 结材料的禁带宽度特性来决定。要想提高性能,LED 材料要有低的反向击穿电压,也就是低的禁带宽度。

  颜色

  在20 世纪60 年代晚期,红光LED 在商业上最早得到了应用,但是当时发出的光非常的弱。尽管有这样的不足,红光LED 还是被广泛的应用到七段显示器上。由于材料科学上的进步,如今商业上应用的LED 已经可以发出多种色光,而其中一部分光,如果你直接盯着看的话,能使你的眼睛失明。

  蓝光LED 在几年前得到了广泛的应用。将蓝光LED,绿光和红光LED 所产生的光混合将产生白光,这种可以产生白光的技术可以提供很宽的色域,光动态调谐特性好,显色性能出色(CRI),非常适合高端背光应用。用蓝光LED 和荧光粉的方式产生白光可以更简单更经济,它可以使一部分蓝光转换成黄光。黄光可以模仿眼睛所感受到的红光和绿光,因此蓝光和黄光混合就可以产生白光。这种方案可以提供良好的显色性能,但是由于制作工艺的差异和荧光粉厚度不同,使得这种方式产生的白光遭受着色温不一致的困扰。

LED 几种基本颜色的比色图表

图1:LED 几种基本颜色的比色图表

  效率

  对于LED 光源来说高效率是一个术语,当提到照明时,效率被定义为单位功率所产生的光,因此,在公制中,是用流明每瓦来衡量。最近一些LED 产品在介绍时承诺效率可以高达150 流明/瓦,比较而言,白炽灯为15 流明/瓦,荧光灯可以提供70 流明/瓦。因此LED 就会在不久的将来取代白炽灯和荧光灯吗?有可能,但是不幸的是一些LED 的效率数据只是停留在规格书上。问题在于LED 产生的相当一部分光在封装材料表面被反射回了LED 芯片,对于这样的事实LED 本身也无能为力。这部分反射回来的光可能是被半导体材料吸收然后转换成热量一样。

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