早期的红色LEDs经常是著名的至于他们短的lifetime.WhiteLEDs使用一个或更多黄磷。黄磷倾向于贬低以热并且年龄,丢失的效率和导致变化在导致的光color.High电流上在被举起的温度可能导致金属原子扩散从电极入活跃区域。
一些材料,著名地铟罐子氧化物和银,是依于电移。在某些情况下,特别是与GaN/InGaN二极管,障碍金属层数使用妨害电移作用。机械重音,高潮流,并且腐蚀性环境可能导致颊须的形成,导致短的circuits.High力量LEDs是易受当前拥挤,电流密度的nonhomogenous发行在连接点。
这也鸟伬P地方化的热点的创作,形成热量逃亡风险。Nonhomogenities在基体,导致导热性地方化的损失,加重情况;最共同那些是空隙由电移作用和Kirkendall无效造成由残缺不全焊接,或。热量逃亡是LEDfailures.Laser二极管的同道会也闭O依于灾难光学损伤,当光输出超出一个重要水平并且熔化塑料包裹facet.Some材料倾向于染黄当服从对热的起因,导致部份效率吸收(和因此损失)受影响的wavelengths.Sudden失败由热量重音经常造成。
使用LED的权衡考虑
近看一颗典型的LED,可以看到其内部结构。不同于白炽电灯泡,白炽灯不管电流的极性,但LED有单向导电性。当电流从p-n结方向正向流动时,成为正向偏置。
如果电流是反向流过PN结,称为反向偏置,只能通过很少的电流,并且不会发光。LED可能接在交流电中使用,但他们只会点亮正面电压,导致LED转动断断续续闪动,以AC的频率闪亮。
发光二极管 - 应用列表
其中一些应用在以下文本进一步详尽阐述。
发光二极管
发光二极管图册
LEDs使用作为情报显示以嵌入系统的各种各样的类型:
Status显示
continuity显示在紧急车的Light酒吧。
Thin,轻量级信息显示在机场和火车站和当火车、公共汽车、电车和轮渡的目的地显示。
Red或黄色LEDs在必须保留夜视的环境里用于显示和字母数字显示器:飞机座舱、潜水艇和航运船桥,天文观测所,和领域的,即夜间动物观看和军事野外使用。
Red、黄色、绿色和蓝色LEDs可以为模型铺铁路的应用使用
to传送数字信息:电视的,录象机等等Remote控制,使用红外LEDs。
In光纤通信。
红色或黄色LEDs在必须保留夜视的环境里用于显示和字母数字显示器:飞机座舱、潜水艇和航运船桥,天文观测所,和领域的,即夜间动物观看和军事野外使用。
Red、黄色、绿色和蓝色LEDs可以为模型铺铁路的应用使用
to传送数字信息:
电视的,录象机等等Remote控制,使用红外LEDs。
In光纤通信。
In显示的消息点矩阵安排。
In交通信号,LED群替换色的白炽电灯泡。
Movement传感器,例如,在光学计算机老鼠
照明应用;作为替换的[1] s用于白炽光电灯泡和日光灯叫作固体照明设备(SSL)-被包装,一起被编组的白色LEDs群形成一个光源(被生动描述)。LEDs是适度地高效率的:平均商务SSL当前输出每瓦特32流明(lm/W)和新技术许诺交付80lm/W。长的终身LEDs使SSL非常有吸引力。他们比白炽光电灯泡和荧光灯管也更加机械上健壮的。目前,固体照明设备不是可用的为家庭使用,不要求在家庭应用的电源转换,并且不是相对地昂贵的,虽然费用是越来越少的。然而LED手电已经变得广泛可用。
发光二极管 - 分类
一、按发光管发光颜色
按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
二、按发光管出光面特征
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类:
(一)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5~20或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
(二)标准型。通常作指示灯用,其半值角为20~45。
(三)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45~90或更大,散射剂的量较大。
三、按发光二极管的结构
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
四、按发光强度和工作电流
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度<;10mcd);超高亮度的LED(发光强度>100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。
除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
发光二极管 - 应用缺点
散热问题,如果散热不佳会大幅缩短寿命。
低端LED灯的省电性还是低于节能灯(冷阴极管,CCFL)。
初期购买成本较高。
因LED光源方向性很强,灯具设计需要考虑LED特殊光学特性。
历史发展;50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,1962年,通用电气公司的尼克•何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装,所以能起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
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结施加反向电压时,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。
LED
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED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英寸的红色交通信号灯为例,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。经红色滤光片后,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个红色LED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光源应用的重要领域。
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED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色光射,峰值550nm。蓝光LED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白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、批量生产、技术成熟度高,因此运用最多。
发展优势;LED相比白炽灯和荧光灯优势显著
LED相比白炽灯和荧光灯优势显著图册
LED被称为第四代光源,具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
LED优点:电光转化效率高(接近100%)、绿色环保、寿命长(可达10万小时)、工作电压低(3V左右)、反复开关无损寿命、体积小、发热少、亮度高、坚固耐用、易于调光、色彩多样、光束集中稳定、启动无延时;
LED缺点:起始成本高、显色性差、大功率LED效率低、恒流驱动(需专用驱动电路)。 相比之下,各种传统照明存在一定的缺陷。
白炽灯:电光转化效率低(10%左右)、寿命短(1000小时左右)、发热温度高、颜色单一且色温低;
荧光灯:电光转化效率不高(30%左右)、危害环境(含汞等稀土元素,约3.5-5mg/只)、不可调亮度(低电压无法启辉发光)、紫外辐射、闪烁现象、启动较慢、稀土原料涨价(荧光粉占成本比重由10%上升到60~70%)、反复开关影响寿命;体积大。
高压气体放电灯:耗电量大、使用不安全、光效低、寿命短、散热问题,多用于室外照明;
LED相比白炽灯和荧光灯优势显著。
应用展望;在LED于20世纪60年代问世到80年代之前这10多年中,LED只有红、黄、绿几种颜色,发光效率很低(仅约1 lm/W),亮度比较低,而且价格高,人们只是将其用作电子产品的指示灯。从LED发展和应用历程上看,这一时期为LED的指示应用阶段。
1 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。
2 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。
3 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。
4 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。