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1、发光二极管(LED)论文 作者： 日期：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，
2、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
3、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、发光管、光电管
4、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。 201
5、0年LED灯将占世界照明市场的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
6、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
7、。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
8、/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220V/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
9、。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
10、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
11、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
12、。（美国DOE新报告看全球LED发展）总结： 随着时代的进步，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。
