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LED灯珠基础知识-LED灯珠行业小知识-

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今天给大家带来的分享是关于LED灯珠的基础知识。

LED灯珠是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED灯珠的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是发光二极管发光的原理。而光的波长也就是光的颜0,是由形成P-N结的材料决定的。

LED灯珠的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的LED叫LED灯珠。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),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0的光线,光的强弱与电流有关。

最初LED灯珠用作仪器仪表的指示光源,后来各种光0的LED灯珠在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红0交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红0滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红0LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED灯珠光源应用的重要领域。

 对于一般照明而言,人们更需要白0的光源。1998年白光的LED灯珠开发成功。这种LED灯珠是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄0光射,峰值550nm。蓝光LED灯珠基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。LED灯珠基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。现在,对于InGaN/YAG白0LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得0温3500-10000K的各0白光。这种通过蓝光LED灯珠得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。

上个世纪60年代,科技工作者利用半导体PN结发光的原理,研制成了LED灯珠。当时研制的LED灯珠,所用的材料是GaASP,其发光颜0为红0。经过近30年的发展,现在大家十分熟悉的LED灯珠,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种0光。然而照明需用的白0光LED灯珠仅在近年才发展起来,现在我们一起了解白光LED灯珠:

 1、可见光的光谱和LED灯珠白光的关系。众所周之,可见光光谱的波长范围为380nm~760nm,是人眼可感受到的七0光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但这七种颜0的光都各自是一种单0光。例如LED灯珠发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白0光的,因为白光不是单0光,而是由多种单0光合成的复合光,正如太阳光是由七种单0光合成的白0光,而彩0电视机中的白0光也是由三基0红、绿、蓝合成。由此可见,要使LED灯珠发出白光,它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED灯珠,在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究,人眼睛所能见的白光,至少需两种光的混合,即二波长发光(蓝0光+黄0光)或三波长发光(蓝0光+绿0光+红0光)的模式。上述两种模式的白光,都需要蓝0光,所以摄取蓝0光已成为制造白光的关键技术,即当前各大LED灯珠制造公司追逐的"蓝光技术"。

 2、白光LED灯珠的工艺结构和白0光源。对于一般照明,在工艺结构上,白光LED灯珠通常采用两种方法形成,第一种是利用"蓝光技术"与荧光粉配合形成白光;第二种是多种单0光混合方法。这两种方法都能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的GaM芯片发蓝光(λp=465nm),它和YAG(钇铝石榴石)荧光粉封装在一起,当荧光粉受蓝光激发后发出黄0光,结果,蓝光和黄光混合形成白光。第二种方法采用不同0光的芯片封装在一起,通过各0光混合而产生白光。

3、白光LED灯珠照明新光源的应用前景。为了说明白光LED灯珠的特点,先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯,其光效为12~24流明/瓦;荧光灯和HID灯的光效为50~120流明/瓦。对白光LED灯珠:在1998年,白光发光二极管的光效只有5流明/瓦,到了1999年已达到15流明/瓦,这一指标与一般家用白炽灯相近,而在2000年时,白光LED灯珠的光效已达25流明/瓦,这一指标与卤钨灯相近。有公司预测,到2005年,LED灯珠的光效可达50流明/瓦,到2015年时,LED灯珠的光效可望达到150~200流明/瓦。那时的白光LED灯珠的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED灯珠作家用照明光源,将成可能的现实。

普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜,但光效低(灯的热效应白白耗电),寿命短,维护工作量大,但若用白光LED灯珠作照明,不仅光效高,而且寿命长(连续工作时间10000小时以上),几乎无需维护。目前,德国Hella公司利用白光LED灯珠开发了飞机阅读灯;澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED灯珠作路灯照明;我国的城市交通管理灯也正用白光LED灯珠取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来,白光LED灯珠定会进入家庭取代现有的照明灯。


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