发光材料与LED综述

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发光材料在LED照明中的应用研究

发光材料在LED照明中的应用研究

发光材料在LED照明中的应用研究随着科技的发展,LED照明技术在生活中的应用越来越普遍。

LED照明相较传统照明具有质量更好、寿命更长、更为环保等优势,不过,这种照明技术也存在着一些问题,比如光效低、色纯度差等。

而发光材料的应用,为解决这些问题提供了新的解决方案。

发光材料是指那些受到外部电磁辐射或化学物质刺激后,所放出的光能量远大于其吸收时的能量的物质。

最初由Sir George G. Stokes于1862年发现荧光现象,这一发现为后来的发光材料领域的研究打下了基础。

如今,发光材料的应用已经不仅限于荧光粉、荧光剂等领域,它们还被广泛应用在LED照明领域中。

首先,发光材料能够提高LED的光效。

在LED照明中,发光材料可以被用于制造LED芯片,从而提高LED的光效,使其在同一电压下能够输出更强的光亮度。

比如磷光体材料,其发光效率高、发光稳定性好,运用在LED照明中不仅能提高照明质量,同时还可减轻对环境的污染。

其次,发光材料还可以增强LED照明的颜色纯度。

色纯度是指颜色中是否含有其它色彩,得到的光亮度越接近理想值,颜色就越纯。

对于LED照明而言,颜色纯度很重要,特别是对于一些高需求场合,比如博物馆、电影院等,LED灯光颜色的纯度要求更高。

而发光材料的运用,能使LED照明的颜色纯度得到极大提高,从而更好地满足人们对更好、更舒适照明的需求。

最后,发光材料还可以提高LED的可靠性。

在传统的LED照明中,可能会遇到因光强不足导致光衰等问题,因此我们需要通过加入发光粉来提高LED的光效,使其输出更强的光亮度。

而发光材料的运用,可以更好地解决光衰失问题,从而提高LED的可靠性,避免光源的日渐衰弱。

此外,发光材料还具有抗高温、耐候性等特点,通过将其运用在LED照明中,不仅能够提高LED的寿命,同时还能够降低照明系统的维护成本。

尽管发光材料在LED照明中的应用已经获得了一定的进展,但是还需要在其设计、制造等方面加以改进和完善。

发光二极管的原料

发光二极管的原料

发光二极管的原料发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)是一种半导体器件,具有发光功能。

它是由特定的原料制成的,这些原料是实现LED发光的关键因素。

本文将介绍LED的原料及其特性。

一、发光材料1. 发光材料:LED的发光材料是由特定的化合物构成的,常见的材料包括氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化铟镓(InGaP)等。

不同的发光材料具有不同的发光特性,可发出不同颜色的光,如红色、绿色、蓝色、黄色等。

二、衬底材料1. 蓝宝石衬底:蓝宝石是制造LED最常用的衬底材料之一。

它具有良好的热传导性能和电绝缘性能,可有效降低LED的发热量,并提高LED的光电转换效率。

2. 碳化硅衬底:碳化硅是一种新型的衬底材料,具有优异的热传导性能和电绝缘性能。

与蓝宝石相比,碳化硅衬底能够更好地降低LED的发热量,提高LED的工作稳定性和寿命。

三、导电材料1. 金属材料:LED中的电极需要使用导电材料,常见的金属材料有银、铜、铝等。

这些金属材料具有较低的电阻率和良好的导电性能,可确保电流流过LED时的高效能转换。

2. 透明导电材料:LED的透明电极通常采用透明导电材料,如氧化锡(ITO)薄膜。

透明导电材料能够保持LED的发光效果,并提高LED的光电转换效率。

四、封装材料1. 玻璃封装:LED的封装材料常用玻璃,具有良好的光透过性和耐高温性能,能够保护LED芯片,并提供良好的光学性能。

2. 塑料封装:除了玻璃封装外,LED还常用塑料封装材料。

塑料封装具有成本低、可塑性好等优点,能够满足不同应用场景对LED封装的需求。

五、其他辅助材料1. 焊料:LED的制造过程中需要使用焊料进行电极的连接。

常见的焊料有锡铅焊料、无铅焊料等,能够确保电极与导线的可靠连接。

2. 胶水:胶水在LED制造中常用于封装和固定LED芯片。

它能够提供良好的粘结性能,确保LED的稳定性和可靠性。

发光二极管的原料包括发光材料、衬底材料、导电材料、封装材料以及其他辅助材料。

发光材料综述范文

发光材料综述范文

发光材料综述范文发光材料是一种能够吸收外部能量并将其转化为光能的材料。

发光材料广泛应用于显示、照明、能源和生物医学等领域。

本文将综述常见的发光材料及其应用。

第一类发光材料是有机发光材料。

有机发光材料具有较好的发光效果和可调性能,在柔性显示、有机发光二极管(OLED)和无机发光二极管(LED)等领域被广泛应用。

有机发光材料的发光机理主要包括激发态衰减机制和荧光机制,并且具有发光颜色可调、发光效率高等优点。

然而,有机发光材料还存在较低的光稳定性、易受潮湿和氧化性的影响等不足之处,限制了其在一些领域的应用。

第二类发光材料是无机发光材料。

无机发光材料具有较好的光稳定性和耐久性,并且在显示、照明和生物医学等领域广泛应用。

最常见的无机发光材料是磷光体,通过掺杂不同的稀土离子,可以实现不同颜色的发光。

此外,氧化锌、硫化锌和硅胶等也是常用的无机发光材料。

无机发光材料具有发光效率高、光稳定性好等优点,但其制备过程较复杂,且常常需要高温处理,限制了其在柔性器件中的应用。

第三类发光材料是半导体量子点(QD)。

量子点是一种直径在2-10纳米范围内的纳米颗粒,具有优异的发光性能和色纯度。

半导体量子点具有尺寸可控性强、发光颜色可调性好、抗光衰减性高等优点,被广泛应用于显示、照明和生物医学等领域。

此外,近年来,多层量子点结构的发展使得量子点发光材料的发光效率和稳定性进一步提高。

然而,量子点在制备过程中常常使用有毒物质,限制了其在生物医学领域的应用。

除了上述三类常见的发光材料外,近年来还涌现出一些新型的发光材料。

例如,有机-无机杂化钙钛矿量子点,具有发光效率高、光稳定性好和发光颜色可调性等优点,在显示和照明等领域有广阔的应用前景。

此外,碳点也是一种新型的发光材料,具有发光效率高、光稳定性好和生物相容性强等优点,可应用于生物成像和传感等领域。

总的来说,发光材料是一种非常重要的材料,在显示、照明、能源和生物医学等领域都有广泛的应用。

LED发光材料

LED发光材料

一、LED发光材料1.LED发光管(或称单灯):发光二极管的简称(Light Emitting Diode)。

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復合时会把多餘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。

LED工作电压低(仅1.5V-3V),能主动发光且有一定亮度,亮度又能用电压(或电流)调节,本身又耐冲撃、抗振动、夀命长(10 万小时),所以在大型的显示设备中,目前尚无其他的显示方式与led显示方式匹敌。

2. led模块:由若乾晶片构成发光矩阵,用环氧树脂封装於塑料殻内,常用的为8X8点阵模块。

3.LED集束管:为提高亮度,增加视距,将两只以上至数十个LED晶粒整合封装成一个集束管,作为一个像素。

这种LED集束管主要用於制作间距较大的户外屏,又称为像素筒。

4.表面黏著型(贴片式)LED发光灯(或称SMD LED):就是LED发光灯的贴焊形式的封装,可用在户内全彩色显示萤幕,可实现单点维护,有效克服马赛克现象。

二、LED显示萤幕1.LED萤幕本体:将LED模块或集束管按照实际需要大小拼装排列成矩阵,配以专用显示电路,直流稳压电源|稳压器,软件,框架及外装饰等,即构成一台LED显示萤幕。

2.萤幕解析度:LED显示萤幕横向像素点数乘以纵向像素点数,即为萤幕解析度。

3.单元板:是显示萤幕的主体组成单元,由发光材料及驱动电路构成。

室内萤幕通常由单元板构成。

4.模组:户外显示萤幕的最小显示单元。

由若乾个发光二极管按照一定的排列顺序,通过焊接、灌胶等工兿封装在固定的模殻里,便成为一个模组。

5.单元箱体:是显示萤幕的主体组成单元,由单元板按一定次序组成。

户外屏通常由单元箱体构成。

三、像素1.像素:LED显示萤幕中的每一个可被单独控制的发光单元称为像素。

2.像素直径:像素直径∮是指每一LED发光像素点的直径,单位为毫米。

发光材料在LED照明中的应用研究

发光材料在LED照明中的应用研究

发光材料在LED照明中的应用研究随着科学技术的不断进步,人们对于绿色环保节能的需求也越来越高。

而作为一种绿色环保的光源,LED照明在近年来备受关注,成为迅速发展的新兴产业。

而发光材料作为LED照明的核心组成部分,也扮演着至关重要的角色。

本文将围绕发光材料在LED照明中的应用研究展开探讨。

首先,我们要了解发光材料的基本原理。

发光材料是一种能够将电能、化学能或其他形式的能量转化为光能并辐射出来的物质。

它通过在激发态能级和基态能级之间的跃迁,能够发射出所对应波长的光量子。

根据选用的发光材料的不同,LED照明可以发出各种颜色的光,满足人们不同的照明需求。

其次,发光材料在LED照明中的应用研究主要集中在两个方面:效能提升和颜色调控。

在效能提升方面,发光材料的关键任务是改善发光二极管的外部量子效率。

发光材料的质量和结构对于LED照明效果至关重要。

通过提高发光材料的提取效率、减小反射光损失以及提高材料的光电转换效率,可以有效提高LED照明效能。

在颜色调控方面,发光材料的研究着眼于实现可调控的颜色输出。

人们对于照明颜色需求的多样性日益增加,从传统的白色光到红、绿、蓝以及其他多种颜色的需求都在增长。

通过控制发光材料的成分、掺杂的杂质以及调节激发能级的能量,可以实现对LED发出光的颜色进行调整。

而在发光材料的具体研究中,有几个方面需要特别关注。

首先,要提高发光材料的激发效率。

目前,发光材料对于能量的利用率仍然有待提高。

身边的光源大多数会散发热量,从而导致能量损耗。

因此,研究人员需要利用科技手段提高光源的能量利用率,减少能量的浪费。

其次,要寻找更为环保、可持续的发光材料。

当前主流的LED照明中,通常使用氮化铟镓(InGaN)材料,而铟镓是一种稀缺资源,因此有必要寻找替代材料。

而铁电材料、荧光材料和半导体材料等,都有潜力成为替代发光材料。

此外,随着二维材料的兴起,也为发光材料的研究带来了新的机遇。

目前,石墨烯、硫族化合物等二维材料在光电领域的研究也取得了一系列的重要突破。

量子点发光材料与量子点led

量子点发光材料与量子点led

量子点发光材料与量子点led
量子点发光材料与量子点LED
量子点发光材料是一种新型的发光材料,它是由纳米级的半导体材料组成的。

量子点发光材料具有很多优点,比如高亮度、高色纯度、长寿命等。

因此,它被广泛应用于LED、显示器、生物成像等领域。

量子点LED是一种基于量子点发光材料的LED。

它具有很多优点,比如高亮度、高色纯度、低功耗等。

因此,它被广泛应用于照明、显示器、生物成像等领域。

量子点发光材料和量子点LED的优点主要来自于量子点的特殊性质。

量子点是一种纳米级的半导体材料,它的大小只有几个纳米,因此它的能级结构和普通的半导体材料不同。

量子点的能级结构可以通过控制其大小和形状来调节,从而实现对其发光性质的控制。

量子点发光材料和量子点LED的应用非常广泛。

在照明领域,量子点LED可以替代传统的白炽灯和荧光灯,具有更高的亮度和更低的功耗。

在显示器领域,量子点LED可以替代传统的LCD显示器,具有更高的色彩饱和度和更低的功耗。

在生物成像领域,量子点发光材料可以用于标记生物分子,具有更高的灵敏度和更低的毒性。

量子点发光材料和量子点LED是一种非常有前途的新型发光材料和LED。

它们具有很多优点,可以应用于照明、显示器、生物成像等领域。

随着技术的不断发展,量子点发光材料和量子点LED的应
用前景将会越来越广阔。

发光材料综述范文

发光材料综述范文

发光材料综述范文引言:发光材料是指能够在外界作用下转换能量并产生发光现象的一类材料。

发光材料广泛应用于照明、显示、传感、生物医学和安全等领域。

本文将对常见的发光材料进行综述,包括有机发光材料、无机发光材料和半导体发光材料。

一、有机发光材料有机发光材料是指由有机化合物构成的能够发出光的材料。

其中最常见的有机发光材料是有机荧光材料和有机电致发光材料。

有机荧光材料具有很高的发光效率和色纯度,常用于有机发光二极管(OLEDs)和有机太阳能电池等器件中。

有机电致发光材料通过在外加电场作用下产生电子与空穴的复合,从而发出光。

有机电致发光材料的发光机制复杂,但具有优秀的发光性能,适用于显示和照明应用。

二、无机发光材料无机发光材料是指由无机化合物构成的能够发光的材料。

常见的无机发光材料包括磷光体、发光陶瓷和荧光粉等。

磷光体具有优异的发光性能和热稳定性,是目前最常用的发光材料之一、发光陶瓷是将发光颜料添加到陶瓷材料中制成的一种发光材料,具有较高的亮度和发光稳定性。

荧光粉能够将紫外光转换为可见光,广泛应用于荧光灯、LED照明和显示器件中。

三、半导体发光材料半导体发光材料基于半导体材料,通过外加电场或注入电流等方式产生发光。

最常见的半导体发光材料是氮化物、砷化物和磷化物等。

氮化物发光材料具有高亮度、高发光效率和高热稳定性,是白光LED的重要材料。

砷化物发光材料在红外光领域具有广泛的应用,例如红外激光器和红外检测器。

磷化物发光材料在高功率LED和激光二极管中有着重要的地位。

四、发光材料的应用发光材料在照明、显示、传感、生物医学和安全等领域有着广泛的应用。

在照明领域,发光材料可用于制造高效节能的LED照明产品。

在显示领域,发光材料可用于制造OLED显示屏和液晶显示背光源。

在传感领域,发光材料可用于制造生物传感器和化学传感器。

在生物医学领域,发光材料可用于生物成像和药物传递等应用。

在安全领域,发光材料可用于制造防伪标识和荧光染料。

文献综述白光LED研究进展

文献综述白光LED研究进展

文献综述白光LED研究进展白光LED是一种新型的照明光源,它具有高效能、长寿命、低功耗等优点,成为了照明行业的热点研究方向。

本文将对白光LED的研究进展进行综述,包括材料、器件结构以及应用等方面的最新研究成果。

白光LED的核心是发光材料。

目前,主要有三种发光材料可以实现白光发光:磷光材料、有机-无机杂化材料和量子点。

磷光材料是最常用的白光LED材料,具有宽发射光谱和高显色性能的优点。

然而,磷光材料在长时间使用后容易发生光衰,影响白光质量。

有机-无机杂化材料是一种新兴的白光LED材料,它可以通过调节材料的结构和组分来改变其发光性质。

量子点是一种具有优异光电性能的材料,可以实现窄带谱发射和高显色性能的白光发光。

然而,量子点材料的制备成本较高,制造过程中容易出现毒性物质的释放问题。

白光LED的器件结构通常由LED芯片、封装、散热等组成。

LED芯片是白光LED的核心部件,其选择和设计对白光质量和效率具有重要影响。

常见的LED芯片材料有GaN、InGaN和GaAs等。

GaN材料具有较高的热稳定性和电性能,适合用于白光LED的制备。

在封装方面,常见的封装材料有环氧树脂、硅胶等,封装材料的选择对于白光LED的散热和光学传输有较大影响。

散热是保障白光LED长寿命和高效能的关键因素,常用的散热方法包括金属散热器、热管等。

白光LED在照明领域具有广泛的应用前景。

目前,已经有一系列的白光LED照明产品问世,如室内照明、室外照明以及专业光源等。

其中,室内照明是最主要的应用领域,白光LED可以替代传统的白炽灯和荧光灯,实现节能减排。

此外,白光LED还可以应用于显示领域,如手机屏幕、电视背光等。

近年来,白光LED在植物生长照明领域也取得了一定的研究成果,利用不同波长的白光LED可以调节植物的生长周期和光合作用效率。

虽然白光LED在照明领域取得了广泛的应用,但仍然存在一些挑战和问题需要解决。

首先,白光LED的发光效率和光衰问题仍然是研究的重点。

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功能材料课报告发光材料与LED摘要:发光材料是一种功能材料,广泛应用于我们日常生活中,例如电视机、日光灯、发光二极管等。

本文就应用于LED的两种发光方式,光致发光和电致发光,作了简单的介绍和说明,并着重介绍了LED的原理、发展历史、优点以及应用。

在未来的几十年里,发光材料将继续快速向前发展,给我们的生活带来更大的变化。

关键词:发光材料;光致发光;电致发光;LED功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。

随着时代的发展,人类将进入一个信息时代。

为了解决生产告诉发展以及由此所产生的能源、环境等等一系列问题,更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能性的产品,以获得各种优良的综合性能。

近年来新型功能材料层出不穷,得到了突破性的进展,功能材料正在渗透到现代生活和生产的各个领域。

本文所论述的发光材料即为在不同的能量激发方式下可以发出不同波长的可见光的一种功能材料。

一.概述物质发光现象大致分为两类:一类是物质受热,产生热辐射而发光;另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态,在返回到基态的过程中以光的形式放出能量。

热辐射发光最常见的例子是太阳和白炽灯,而后一种发光方式应用也很广泛,比如阴极射线管、日光灯、发光二极管等,如图1。

图1 两种发光方式的典型例子:白炽灯和日光灯按照激发能量方式的不同,发光材料的分类如下:1.紫外光、可见光以及红外光激发而发光的为光致发光材料;2.电子束流激发而发光的为阴极射线发光材料;3.电场激发而发光的为电致发光材料;4.X射线辐射而发光的为X射线发光材料;5.用天然或人造放射性物质辐射而发光的为放射性发光材料。

二.发光原理以应用最多的稀土发光材料为例,其发光过程为:稀土离子吸收能量,从基态或下能级跃迁至上能级,称为激发态,然后从激发态上能级跃迁至下能级或基态,同时发生光的发射。

稀土的发光和激光性能都是由于稀土的4f电子在不同能级之间的跃迁而产生的。

在f组态内不同能级之间的跃迁称为f-f跃迁;在f-d组态之间的跃迁称为f-d跃迁。

当稀土离子吸收光子或X射线等能量以后,4f电子可以从能量低的能级跃迁至能量高的能级;当4f电子从高的能级以辐射弛豫的方式跃迁至低能级时发出不同波长的光,两个能级之间的能量差越大,发射的波长越短。

由于很多稀土离子具有丰富的能级和它们的4f电子的跃迁特性,使稀土成为一个巨大的发光宝库,为高新技术提供了很多性能优越的发光材料和激光材料。

在半导体发光器件中,由于要利用半导体达到所需的电气性能,所以,Ⅲ-Ⅳ族化合物就得到了广泛的应用,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等。

下面就后文发光二极管所涉及到的两种发光材料光致发光材料和电致发光材料作简单介绍。

1.光致发光材料在紫外光、可见光和红外光激发下具有发光现象的材料称为光致发光材料。

光致发光材料又可分为长余辉发光材料、荧光灯用荧光粉和上转换发光材料。

目前具有使用价值的主要是紫外光激发的荧光粉,在发光二极管中可见光激发的发光材料也有一些应用。

早在20世纪30~40年代,铈、铕和钐等稀土离子就被用作碱土金属硫化物的激活剂,获得了高效长余辉光致发光材料和红外荧光体,并用于隐蔽照明和紧急照明、飞机的仪表盘显示。

但是,赋予稀土光致发光材料生命力的还是70年代出现的灯用稀土三基色荧光体及紧凑型荧光灯的发展。

这类材料一般用于照明器件,如高压汞灯荧光粉、稀土三基色荧光粉、复印荧光粉等。

2.电致发光材料电致发光是在交流或直流电场作用下,依靠电场的激发而发光,是将电能转变为光能而不产生热的一种方式。

为了将电能从外加电压转变为光辐射,一般都经过三个步骤:首先是施加电场激发,然后是能量传送到发光中心,最后是发光中心产生光的发射。

电致发光分为交流薄膜电致发光、直流粉末电致发光和有机电致发光等,主要应用于发光二极管、激光二极管、薄膜型电致发光显示等领域。

三.工艺与成分同样是光致发光材料或电致发光材料,要发出不同波长的可见光,必须要用不同的材料配方。

所以,发光材料的成分是多种多样的。

发光材料的合成方法也很多,主要有:高温固相合成、微波热合成、共沉淀法、燃烧法、高分子凝胶包膜法、气相外延法等。

下面仅简单介绍与光致发光和电致发光材料相关的几种方法。

1.高温固相反应法这是一种经典的合成方法,用该法得到的红粉性能稳定,亮度高。

但因粒径较大,应用时须经球磨处理。

这种方法已经合成了(Y,Gd)2O3:Eu、YAl3B4O12:RE(RE=Eu,Tb)、BaMgAl10O17:Eu等多种稀土发光材料。

2.均相沉淀法以尿素为沉淀剂,可以制备出分散性很好的Y2O3:Eu3+纳米颗粒。

在制备工艺中,控制溶液均相沉淀反应的时间,就可以合成粒径在43~71nm之间变化的Y2O3:Eu3+颗粒。

3.微波辐射合成法这是近十年来迅速发展起来的一种新的实验方法。

此法合成的产品SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)、BaMgAl10O17:Eu2+、Y2O3:Eu3+等,具有产物相组成单纯、杂质少、发光亮度较高、粉末力度较细等特点。

此法合成的红粉,相对发光亮度为同类标准的70%,粒径的中间值为3.90um,分布均匀,晶体为立方晶系。

4.气相外延法这是一种化学合成的方法,以最常用的GaN为例:一般配成N2、GaCl、NH3、H2、HCl等的混合气体,发生如下反应:2GaCl+ N2+ H2 = 2GaN+2HCl现在白光LED应用最多的发光材料是蓝粉InGaN或GaN,波长465nm,黄粉(Y1Gd)3(AlGa)5O12,波长550nm;三基色红粉Y2O2S:Eu3+,波长626nm,蓝粉Sr5(PO4)3Cl:Eu2+,波长447nm,绿粉BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+,波长515nm。

另外,采用不同成分不同剂量的荧光粉,可以调节白光的色温,例如冷白光(色温为4500~10 000K)及暖白光(色温为2850~3800K)。

四.发光材料应用之一:LED50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于上世纪60年代。

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,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好,如图2。

图2 LED外形结构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,如图3。

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,如图4。

PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不图3 发光二极管的p-n结图4 发光二极管原理发光。

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。

早期的LED发光强度不高,一般小于1mcd,高的也仅几个mcd;另外,发光效率也不高,一般小于0.2lm/W;其功率仅几十mW到上百个mW。

作为指示灯方面的应用,有几个mcd的发光强度也可以了,但由LED组成的数码管或字符管则显得亮度不足,若要用于户外作信号或标志显示,则其亮度太低,不能满足使用的要求。

所以LED的主要发展方向是提高发光强度。

这30多年来,LED的发光效率提高了250倍以上。

1970-1990年LED发光效率提高较慢,1990-2005年则提高较快。

LED的发光强度及发光效率的提高主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展。

早期的LED主要用GaAs、GaP(二元素半导体材料)和GaAsP(三元素半导体材料),1994年左右采用AlInGaP(四元素半导体材料)后,其发光强度及发光效率有很大的提高。

另外,在工艺技术上采用在GaAs 衬底上用AlInGaP材料生产的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED,在发光强度及发光效率上有较大的改进。

从三基色LED取得突破后,集成白光LED诞生了。

这是LED生产中一个重要的突破,它将成为新的照明光源。

现在白光LED有两种,一种为蓝光GaN或InGaN 单晶片加上YAG黄色荧光粉,蓝光单晶片发出的蓝光分为两部分,一部分用于激发黄色荧光粉发出黄光,另一部分和发出的黄光混合,即可形成白光,如图5。

另一种为RG.B三基色LED合成白光,如图6。

图5 蓝光激发黄荧光粉型LED 图6 三基色合成白光1.LED的优点LED之所以得到人们的重视是因为它具有许多优点:(1)发光效率高。

一般白炽灯的发光效率只能达到15lm/W,而LED的发光效率高达40甚至50lm/W,所以节能效果十分明显。

(2) 寿命长,稳定性好。

一般LED的寿命高达几万小时,10万小时光衰为初始的50%。

(3) 价格低廉。

(4) 体积小,可以做成各种形状,重量轻,抗振性能好。

(4) 环保。

无有害金属汞,不辐射红外线和紫外线,无频闪。

(5) 安全。

LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。

2.LED的应用(1) 用作指示灯。

六十年代末红色LED问世时由于发光强度不高,被用作指示灯和电平指示,并一直沿用至今。

如今的电子产品、仪器的工作状态指示大部分都是用红、绿色LED,如图7。

现在各种光色的LED在交通信号灯上得到了广泛应用,图7 红光LED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。

1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。

(2) 用作显示屏。

将普通的LED按要求排列、控制,即能具有显示字符、图形的功能,称为数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等,如图8。

这些不同的显示屏中的每个发光单元都是一个发光二极管。

图8 点阵式室外巨型显示屏(3) 照明光源。

这是目前最热门的应用,市场上已经大量出现高亮LED电筒(如图9),不久将进入生活照明和液晶显示器背光源领域。

另外各种颜色的高亮度二极管还可用于做景观照明,美化环境。

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