LED原理與應用

2010年第12期大眾科技No.122010(總第136期)DA ZHONG KEJI( Cumulatively No 136)LED原理與應用楊先廣州市高級技工學(xué)校,廣東廣州510410)【摘要】節能環(huán)保是當今社會(huì )發(fā)展的熱點(diǎn),各種節能措施和技術(shù)不斷涌出。文章詳細介紹了LED技術(shù)的發(fā)光和節能基本原理,并闡述其在日常生產(chǎn)生活中的實(shí)際應用【關(guān)鍵詞】節能;PN節;LED;應用【中圖分類(lèi)號】TM923【文獻標識碼】A【文章編號】10081151(2010)12-011402節能、環(huán)保、諴排是當今社會(huì )發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題。這里所光二極管的,目前用得較多的是GaP(磷化稼), GaAsP(磷砷化要講述的是節能領(lǐng)域中一種新的產(chǎn)品發(fā)光二極管( Light稼)等。通常的LED結構見(jiàn)圖3。Emitting diode,簡(jiǎn)稱(chēng)寫(xiě)為L(cháng)EDn)。與普通的白熾燈、日光燈(二)LED的優(yōu)勢相比,要達到相同的照明效果或亮度,其能耗只有后者的與目前大量使用的白熾燈、日光燈、高壓汞(鈉)燈等1/10,而壽命確能達到后者的10倍。在能源供應日趨緊張的相比,LED具有以下的優(yōu)勢今天具有十分重要的意義。我國目前照明消耗的電能約占電1.發(fā)光效率高節能效果明顯。要達到相同的照明度,LED力總消耗量的1/6,若是其中之1/3的白熾燈被LED代替,則消耗的電能只有白熾燈的10%,在能源緊缺的今天具有較大的每年可節約用電10度,這相當于三峽電站一年的發(fā)電量。經(jīng)濟效益。而在美國若其白熾燈中的50%用LED代替,則每年可以節約2.使用壽命長(cháng)。傳統的馬路照明使用的高壓燈一年半左50億美元,減少7.5億噸二氧化碳的排放。因此LED被譽(yù)為右要更換一次,而大功率的LED光源則可以使用10年以上21世紀最具競爭力的固體光源。使用壽命是普通照明燈具的10倍(一)LED的原理3.安全可靠。LED具有工作電壓較低、密封性好、體積小簡(jiǎn)單地說(shuō)在一塊本征半導體的兩邊通過(guò)不同的摻雜分別沒(méi)有易碎的玻璃、抗震性好等特點(diǎn),因此使用時(shí)安全可靠做成P型和N型半導體。P型半導體中空穴為多數載流子,N4.單色性強、無(wú)頻閃現象。目前在這一領(lǐng)域中已開(kāi)發(fā)出型半導體中電子為多數載流子。由于濃度差,這兩種載流子單色性好的紅、橙、黃、藍、綠LED,應用于交通指示、夜景會(huì )自發(fā)向對方區域擴散。因為空穴帶正電,電子帶負電,所裝飾照明等有特殊需要的場(chǎng)合,不久前高亮度的白色LED也以?xún)煞N載流子會(huì )在交界面復合,從而在交界面兩側形成一個(gè)研發(fā)成功,可用于普通照明領(lǐng)域。由于其發(fā)光時(shí)無(wú)頻閃現象空間電荷區,其電場(chǎng)方向由N指向P,這就是ⅣN節。這個(gè)內能有效保護人的視力。電場(chǎng)的形成阻礙了多數載流子的擴散運動(dòng),因此一定溫度下(三)LED的應用PN節的尺度是確定的(見(jiàn)圖1)。們的生產(chǎn)生活。在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應用進(jìn)人LED作為新型、高效、節能、環(huán)保的產(chǎn)品,正悄然走辶當N節外加正向電壓時(shí)(P型半導體接電源正極,N型半導體接電源負極),外電場(chǎng)與內電場(chǎng)作用,總的效果是削弱1.交通指示信號內電場(chǎng),從而空穴和電子可以再向對方區域擴散形成穩定的在交通指揮中,要大量用到紅、黃、綠色的信號燈,LED電流。此時(shí)高能態(tài)的電子與空穴復合時(shí)就把多余的能量以光的單色性能滿(mǎn)足這一要求。目前這一鄰域的大部分燈具都是的形式釋放出來(lái),從而把電能直接轉化成光能(見(jiàn)圖2)。當LED的產(chǎn)品(見(jiàn)圖4)。然在發(fā)光二極管的PN節上加反向電壓(P型半導體接電源負極,N型半導體接電源正極),由于內電場(chǎng)被加強,所步阻止了多數載流子的擴散運動(dòng),電路不能導通就不能發(fā)光。P型半導體N型半導體圖4LED交通指示燈圖2.夜景照明在城市中,一些重要的建筑、商業(yè)中心、休閑娛樂(lè )場(chǎng)所不氧村肌等在夜間需要用各種不同顏色的燈光進(jìn)行裝飾。以前大量使用的是霓紅燈,存在制作工藝難度大、玻璃部件過(guò)多易碎工作電壓高、能耗大等弊端和安全隱患?，F在在政府的大力推動(dòng)下,越來(lái)越多的LED產(chǎn)品應用到夜景照明中。如上海的東方明珠電視塔,全塔的光導點(diǎn)現已換成了LED燈,且夜間值得注意的是,不是所有的半導體材料都能用來(lái)做成發(fā)按舊,每天因此而節約下來(lái)的電夠800多戶(hù)居民使用4圖3光彩依M凵中國煤化工【收稿日期】2010-08-30CNMHG【作者簡(jiǎn)介】楊先(1977-),女(白族),云南大理人,廣州市高級技工學(xué)校教師,從事電子技術(shù)教學(xué)和研究1143.特種照明在機場(chǎng)、地鐵等地經(jīng)?？吹嚼秒娮优铺崾镜南嚓P(guān)信息在一些特殊場(chǎng)場(chǎng)合,如軍事和醫療上,需要光源無(wú)紅外為出行的人提供相關(guān)的信息,給大家帶來(lái)方便。其實(shí)這種電幅射和熱輻射。若采用普通的光源則很難達到要求,采用LED子牌就是利用LED來(lái)制作的。在一些商業(yè)區,戶(hù)外的電子廣后則可以消除這些弊端。采用LED照明的軍用車(chē)輛,能在夜告墻小的有幾平米,大到幾十平米,其基本元件也是LED,通間行使時(shí)更具隱蔽性和安全性。手術(shù)室的照明若采用LED則過(guò)相應的控制電路,讓這數千數萬(wàn)個(gè)LED發(fā)出不同顏色的光能滿(mǎn)足不發(fā)熱、無(wú)重影的良好效果(見(jiàn)圖5)。就能顯示出很流暢的圖像(見(jiàn)圖8)。最客至上圖5LED醫用無(wú)影燈4.作為背光源在液晶電視、手機等顯示屏后大多采用LED作為背光源。圖7LED電子廣告牌普通螢光燈、日光燈發(fā)光響應時(shí)間一般為毫秒級,而LED則值得一提的是近年來(lái)該領(lǐng)域發(fā)展的一種新思路一太陽(yáng)能能達到納秒級,從而使電視圖象看起來(lái)更加流暢和鮮明。并與LED的結合。在一些生活小區、公園、景區等地,已出現且能有效節約用60%以上的電能(見(jiàn)圖6)利用太陽(yáng)能電池板對LED進(jìn)行供電的示范工程。這種照明是獨立成系統,不需要從電網(wǎng)獲得能量。從而進(jìn)一步拓寬了太陽(yáng)能和LED的應用,能取得更好的節能效果(見(jiàn)圖8)圖6LED背光源電視5.城市道路照明LED在開(kāi)始研發(fā)階段其功率只有幾毫瓦,而目前國內的很多LED產(chǎn)家都能生產(chǎn)出單燈功率超過(guò)200瓦的產(chǎn)品。上海圖8LED與太陽(yáng)能結合照系統明北京、杭州等城市已決意采用高效節能的LED來(lái)代替傳統的【參考文獻】高壓鈉(汞)燈做為夜間道路的照明(見(jiàn)圖7)。[]呂慧敏蔡永泉.節能高手——LED的應用U現代顯示200670:4951[2]劉向陽(yáng)發(fā)光二極管(LED)和背光源透視U光源與照明,20084:1417.[3]屠大維吳仍茂楊恒亮等.LED封裝光學(xué)結構對光強分布的影響U光學(xué)精密工程200816(5:833837.[4]王春麗LED光源的電視應用信息通訊20085757[5]孫建領(lǐng)⊥LED光源在礦井工作面照明燈中的應用U半導體圖7LED背光源電視技術(shù),20083(12):1062-10656.電子廣告牌上接第122頁(yè))事物以便學(xué)生形成表象。演示能使學(xué)生從貫徹啟發(fā)式教學(xué)思想,其目的就是充分調動(dòng)學(xué)生課堂思維的感性上認識一定的客觀(guān)事物,為理性認識打下基礎。演示分積極性,掌握物理思維的基本方法,培養和發(fā)展學(xué)生質(zhì)疑提為靜物演示和動(dòng)態(tài)現象演示,前者包括實(shí)物、模型、圖片等問(wèn)、求異思維的能力,培養其科學(xué)素養和學(xué)科精神。的演示,后者包括實(shí)驗演示、活動(dòng)圖像演示。問(wèn)題方法:學(xué)(四)物理教師自身的素養習的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)作為一名物理教師不但要有豐富的知識,有嫻熟的教學(xué)程。學(xué)習應該從提出問(wèn)題開(kāi)始,在分析問(wèn)題過(guò)程中得以發(fā)展,技能和方法,還應當有良好的素養。不但以物理知識和教學(xué)并從解決問(wèn)題中獲得能力。問(wèn)題的提出一般有兩種方式方法來(lái)征服學(xué)生,贏(yíng)得學(xué)生的尊重和信賴(lài),還應當以個(gè)人魅種是由教師提出的。教師根據教學(xué)需要和教學(xué)內容的特點(diǎn)精力來(lái)贏(yíng)得學(xué)生的喜愛(ài)心設計問(wèn)題,誘導學(xué)生深入思考;另一種由學(xué)生提出,教師應鼓勵和提倡,并有意識培養學(xué)生大膽提問(wèn)。物理學(xué)是一門(mén)【參考文獻以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué),物理教學(xué)也應以實(shí)驗為基礎,應[間金鐸田世具中學(xué)物理教學(xué)概論M高等教育出版重視為學(xué)生的學(xué)習創(chuàng )造一個(gè)良好的物理環(huán)境,將有關(guān)的物理社,1990.中國煤化工現象和過(guò)程充分地、真實(shí)地展現于學(xué)生面前,讓學(xué)生感知以激發(fā)學(xué)生學(xué)習物理的興趣,培養學(xué)生動(dòng)手操作、運用實(shí)驗3]許國梁中學(xué)m球則氏我同山[2]閻金鐸中學(xué)CHG版社200方法研究物理問(wèn)題等方面的能力。在課堂教學(xué)中要自始至終