发光二极管(LED)论文.doc

1、发光二极管（LED）灯泡的发展发光二极管（LED）简介：说 到 照明， 人 们 立 刻 会 想 到 那 些 五 颜 六 色 的 各 式 灯 具 。 尽 管 这 些 灯 具 的 形 态 各 异 ，但 其 照 明 的 核 心 部 分 灯 泡 其 实 主 要 有 三 种 ： 白 炽 灯 、 荧 光 灯 和 气 体 放 电 灯 。 不 过 ，这 种 格 局 不 久 将 会 发 生 改 变 ， 因 为 照 明 领 域 的 一 颗 新 发 光 二 极 管 灯 泡 正 在 走 向 实 用化 阶 段 。传统的照明技术存在发光效率低（一般白炽灯发光效率 20%左右，普通节能灯 4050%左右） 、耗电量大、使用

2、寿命短，光线中含有大量的紫外线、红外线辐 射，照明灯具一般是交流驱动，不可避免的产生频闪而损害人的视力，普通节能灯的电子镇流器会产生电磁干扰，且荧光灯含有大量的汞和铅等重金属，无法全部回收则造成环境污染等问题。现代生产和生活的发展迫切需要一种高效节能、无污染、无公害的绿色照明技术取代传统照明技术。近年来，经过科学家的技术攻关，一种新型光源技术LED 照明技术正在趋于成熟，并开始投入生产，走向市场。据 估 计 ， 在 全 球 范 围 内 ， 发 光 二 极 管 灯 泡 有 90 亿 英 镑 的 市 场 前 景 。在 巨 大 商 机 的 吸 引 下 ， 一 些 灯 泡 生 产 商 如 菲 利 普

3、公 司 等 ， 已 开 始 投 资 数 百 万 镑 ， 研 究 开发 家 庭 用 发 光 二 极 管 灯 泡 。 科 学 家 预 测 ， 在 未 来 5 年 ， 这 种 灯 泡 很 可 能 成 为 下 一 代 照 明的 主 流 产 品 。 （ LED 照 明 技 术 简 介 ）发光二极管（LED）发光原理：发 光 二 极 管 灯 泡 无 论 在 结 构 上 还 是 在 发 光 原 理 上 ， 都 与 传 统 的 白 炽 灯 有 着 本 质 的 不同 。 二 极 管 是 电 子 线 路 中 的 常 用 元 件 ， 它 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

4、 型半导体之间有一个过渡层，称为 PN 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二极管叫发光二极管，通称 LED。 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色的光线，光的强弱与电流有关。（半导体发光二极管）二 极 管 具 有 单 向 导 电 性 。二 极 管 的 种 类 很 多 ， 常 见 的 有 检 波 管 、 整 流 管 、 稳 压 管 、 开 关 管

5、 、 发 光 管 、 光 电 管 等 。 发 光 二 极 管 通 常 用 砷 化 镓 、 磷 化 镓 等 半 导 体 材 料 制 成 ， 它 在 通 过 正 向 电 流 时 会 发 光 ，发 光 的 颜 色 取 决 于 所 用 的 材 料 ， 可 发 出 红 色 、 黄 色 、 绿 色 及 红 外 光 等 。 发 光 二 极 管 一 般用 透 明 的 塑 料 封 装 ， 管 脚 长 的 为 正 极 ， 管 脚 短 的 为 负 极 。 有 的 发 光 二 极 管 有 三 个 引 出 脚 ，根 据 管 脚 电 压 情 况 能 发 出 两 种 颜 色 的 光 。 （ 半 导 体 光 电 ） 发 光

6、二 极 管 （ LED） 的 发 展 历 程 ：产 业 照 明 技 术 在 IT 及 BIO 革 命 中 起 着 举 足 轻 重 的 作 用 LED 是 21 世 纪 的 新 光 ， 其 应 用 及 研 究 并 迅 速 发 展 韩 国 及 东 亚 的 LED 技 术 领 先 于 世 界 市 场 （ 占 世 界 市 场 的 70%） LED 技 术 的 巨 大 浪 潮 将 是 人 类 照 明 史 的 第 二 次 革 命 在 未 来 五 年 ， LED 技 术 将 迈 向 白 热 灯 ， 日 光 灯 ， 卤 素 灯 的 替 代 地 位 。 2010 年 LED 灯 将 占 世 界 照 明 市 场

7、的 16%。 照 明 大 事 记 1879 爱 迪 生 发 明 电 灯 1959 卤 素 灯 问 世 1961 高 压 钠 灯 问 世 1962 金 属 卤 化 物 灯 1969 第 一 盏 LED 灯 (红 色 ) 1976 绿 色 LED 灯 1983 荧 光 灯 问 世 1993 蓝 色 LED 灯 1999 白 色 LED 灯 2000 LED 应 用 于 室 内 照 明 LED 的 开 发 是 继 白 热 灯 照 明 发 展 历 史 120 年 以 来 的 第 二 革 命 21 世 纪 开 始 的 现 在 ， 通 过 在 自 然 ， 人 类 和 科 学 之 间 奇 妙 的 相 遇 而

8、 开 发 的 LED，将 成 为 光 世 界 的 创 新 ， 对 人 类 必 不 可 少 的 绿 色 技 术 光 革 命 。 LED 将 是 继 爱 迪 生 发 明 电 灯 泡 以 来 重 新 将 开 始 巨 大 的 光 革 命 。 发光二极管（LED）的特点：一、体积小：LED 基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。二、耗电量低：LED 耗电相当低，直流驱动，超低功耗(单管 0.03-0.06 瓦)，电光功率转换接近 30%。一般来说 LED 的工作电压是 2-3.6V，工作电流是 0.02-0.03A;这就是说，它消耗的电能不超过 0.1W，相同照明效果比传统光

9、源节能近 80%。三、使用寿命长：有人称 LED 光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达 6 万到 10 万小时，比传统光源寿命长 10 倍以上。四、高亮度、低热量：LED 使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。五、环保：LED 是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时 LED 也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源六、坚固耐用：LED 被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内

10、也没有松动的部分，使得 LED 不易损坏。将 LED 与普通白炽灯、螺旋节能灯及 T5 三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为 12lm/W，寿命小于 2000 小时，螺旋节能灯 的光效为 60lm/W，寿命小于 8000 小时，T5 荧光灯则为 96lm/W，寿命大约为 10000小时，而直径为 5 毫米的白光 LED 光效理论上可以超过 150lm/W，寿命可大于 100000 小时。 （电世界 ）发 光 二 极 管 （ LED） 的 应 用 ：一、 交流电源指示灯：该电路只要连接 220V/50Hz 的交流供电线路，LED 就会被点亮，指示电源接通。限流电阻 R 的阻值为 2

11、20V/IF。二、 交流开关指示灯：用 LED 作白炽灯开关指示灯的电路，当开关断开灯泡熄灭时，电流经 R、LED 和灯泡 EL形成回路，LED 亮，方便人们在黑暗中找到开关。此时曲于回路中的电流很小，灯泡是不会亮的。当接通开关时，灯泡被点亮，而 LED 则熄灭。三、 交流电源插座指示灯：用双色(共阴极) LED 作交流电源插座指示灯的电路。插座的供电由开关 S 控制。当红光 LED 亮时，插座无电;当绿光 LED 亮时，插座有电。四、 保险管座指示灯：LED 用作工厂设备配电箱保险管座指示灯的电路。当保险管完好时，LED 不亮;当保险管熔断时，LED 会被点亮，以指示用户是哪一个熔断器已被烧

12、断，以便更换。这对于用肉眼无法观察好坏的瓷芯式熔断器来说是非常方便的。五、LED 广告招牌灯六、LED 单色或者彩色显示屏：一般单色显示屏用于显示单行汉字，彩色显示屏用于户外大屏幕电视。七、LED 路灯八、LED 汽车信号灯和 LED 电动车照明灯发光二极管（LED）的发展前景：据联合国环境计划署报告，2010 年照明用电占全球总电力需求的 15%。IHS 估计，全球照明市场年 度总收入接近 1 万亿美元。电价的上涨、对气候变化的关注和渴望能源独立是造成全球照明市场转向高效节能光源的主因。根据最近的一份美国能源部(DOE)的 报告，2010 年美国照明消耗电量占总用电量的约 18%，报告中还提

13、到，到 2025 年，依靠固态照明(SSL)技术可每年节省电量 217 兆瓦小时 (terawatt-hours， TWh)，约为现在美国照明用电量的三分之一，相当于节约能源约 2.5 万亿英热单位，这大约等于 2025 年美国风力发电的总和，或 2025 年 12 个太阳能发 电站的总和。按照电价 0.1 美元一度电计算，相当于每年可节省 2170 亿美元，相当于 2000 万个美国家庭每年照明用电。这一假设是基于实现高效的SSL 显著技术进步以及广泛的市场应用。这表明，SSL 提供显著减少能源消耗的机会，从而提高美国国内能源安全和减少温室气体排放。研究预测表明全球商用 LED 的销售额一直

14、到 2019 年都呈急剧增加趋势，而从 2019 年至2021 年有轻微减少，但有些产品显著下降，如线性荧光灯类(包 括 T5、T8、T12)，紧凑型荧光灯电灯(CFL)和高强度放电(HID)灯。从这个模型看到 2021 年全球照明收入减少，预计是由于 SSL 产品成本的 下降，而不是销售单位放缓。然而，随着越来越多的长寿命 LED 灯售出，我们可以预期在更久的未来，替换型灯泡的销售量会持续下跌，而拥有附加功能的SSL 产品，如可控性、色彩调整以及智能无线，将有可能为 LED 照明产品增加附加值，并在未来进一步增加 LED 的收入。 （美国 DOE 新报告看全球 LED 发展 ）总 结 ：随

15、着 时 代 的 进 步 ， 越 来 越 多 的 新 型 能 源 和 新 型 设 施 进 入 了 人 们 的 生 活 。 几 百 年 前 爱迪 生 发 明 的 电 灯 ， 但 是 在 几 百 年 后 的 今 天 ， 古 老 的 白 炽 灯 因 为 发光效率低、 、耗电量大、使用寿命短等原因已经不能满足人们的需要，正因如此，高亮环保的发光二极管（LED）灯出现了。发光二极管的核心部分是由 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

16、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。当它处于正向工作状态时，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色的光线。发光二极管（LED）经过了漫长的发展历程，生产技术也趋于成熟，渐渐走进的人们的日常生活，具有可观的发展前景。 LED 可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。多年来，LED 照明以其节能、环保的优势，已受到国家和各级政府的重视，各地纷纷出台相关政策和举措加快 LED 灯具的发展，大众消费者也对这种环保新型的照明产品渴求已久。但是，由于投入在技术和推广上的成本居高不下，使得令万千消费者翘首以待的 LED 照明产品一直可望而不可及，这也成为了 LED 发展的一大障碍。