半导体光源LED灯应用——照明

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1、半导体光源LED灯应用——照明张巡（学号：2011214725，班级：1611104）摘要：随着21世纪的到来，LED具有广阔的照明前景，本文首先对光源的原理、特点等做了介绍，然后重点阐述其在照明领域的应用，最后说明了LED照明中的应用前景，并做了总结展望。关键词：LED、照明、原理、特点。一、引言LED是英文light—emittingdiode(发光二极管)的缩写，发光二极管发明于20世纪60年代，在随后的数十年中，其基本用途是作为电子设备的指示灯。长期以来，人们之所以没有将LED用于照明，主要是因为最初的LED只能发出红色光或黄色光，没有发出蓝光的LED，红

2、绿蓝三色光混合后，才能产生白光。另外，由于LED的单体功率不能做大，通常只有几瓦，不能达到照明的照度要求。经过几十年的发展，目前这些问题已经得到解决，LED作为一种新型绿色光源产品进入人们的生活，成为照明领域的一颗新星。二、正文LED基本介绍1、LED发光原理:发光二极管LED(LightEmittingDiode)，它是半导体二极管的一种，由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）等元素的化合物制成，它可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN

3、结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。2、LED的特性:（1）LED的节能效果好。LED具有单向辐射特性，它所发出的大部分光能无须经过反射就可直接到达被照物体，能量转化效率非常高，理论上与白炽灯比较能达到90％的节能，相比荧光灯也可以达到50％的节能效果。此外，由于电网电压夜晚较高，使得传统光源越到夜晚能耗越高。而LED一般为恒流驱动，其功率大小不随电源电压变化，这也是其节能

4、的原因所在。(2)LED的寿命长，性能稳定。目前好的LED品牌，其寿命(即平均无故障工作时间)可达50000h，是白炽灯的20多倍，荧光灯的10倍。若每天工作11h，可用l2年以上。(3)LED的发光效率高。从理论上讲LED的发光效率能达到300lm／以上。如果按发光效率达150lm／W计算，与其他光源进行比较，LED的发光效率达到了提高显色性后的荧光灯的约1．7倍，为白炽11．5倍，甚至超过了普遍认为发光效率最高的高压钠灯(发光效率为132lm／W)。(4)绿色环保。LED光源单色性好，无闪烁、无紫外线，热辐射极低，对人眼无任何危害。目前使用的照明光源中大部分都

5、含有汞，光源废弃后会对环境造成污染，特别是荧光灯废弃后，灯内的汞溢出会对环境及水源造成长期的、严重的污染。而LED光源中不含汞等有毒有害物质，其废弃物几乎可以全部回收利用，这不仅节约了资源，还保护了环境。因此，LED光源的应用有利于环境保护。(5)LED的显色指数高，可达80％，非常接近自然光。在它的光照下，人们能够较好地分辨不同颜色的物体，较快地识别运动着的物体，因此它特别适合室内照明和室外道路照明。(6)适用性强。体积小，每个单元LED小片是3～51Tim的正方形，可以制备成各种形状的器件，灯具功率大小也可任意设置，适合于易变的环境。(7)其他优点。响应时间短

6、(纳秒级，白炽灯为毫秒级)，光束集中，耐冲击，抗振动。3、LED白光：普通照明一般来说都是白光，理论上蓝光LED结合红光LED和绿光LED可产生白光，但白光LED却很少是这样造出来的。现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的钇铝石榴石(Ce3+:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽（光谱中心约为580nm）的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪

7、烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)，甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一，从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以

8、其出来的特