Question

LED灯的发展史

LED是从何时开始大量应用在生活中的，前景怎么样？

Answer 1

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，(xin zang shi yi ge ban dao ti de jing pian _)晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
50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1960年。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。
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。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(yang2 ji2 liu2 xiang4 yin1 ji2 shi2 _ban4)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。
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(_zhi sheng)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年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（(xin1 pian4 he2 yi3 lv3 shi2 liu2 shi2 _)YAG）封装在一起做成(zai4 yi1 qi3 zuo4 cheng2)。GaN芯片发篮光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此篮光激发后发出黄色光射，峰值550nm。篮光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(ji pian)发出的篮光部分被荧光粉吸收，另一部分篮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(ying2 guang1 fen3 de0 hua4 xue2)组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-K的各色白光。这种通过篮光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。
上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、缊ト多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。
led-介绍
1． 可见光的光谱和LED白光的关系。 众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、篮、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多(bu shi dan se guang _er shi you duo)种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色黄、绿、篮合成。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（篮色光＋黄色光）或三波长发光（篮色光＋绿色光＋红色光）的模式。上述两种模式的白光，都需要篮色光，所以摄取篮色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大LED制造(_ji dang qian ge da ___zhi zao)公司追逐的“篮光技术”。目前国际上掌握“篮光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光LED的推广应用，尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。
2． 白光LED的工艺结构和白色光源。 对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成，第一种是利用“篮光技术”与荧光(_yu ying guang)粉配合形成白光(bai guang)；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件(qi jian)。第一种方法产生白光的系统如图1所示，图中LED GaM芯片发篮光（λp＝465nm），它和YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受篮光激发后发出黄色光，结果，篮光和黄光混合形成白光（构成LED的结构如图2所示）。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。
3．白光LED照明新光源的(___zhao ming xin guang yuan de)应用前景。 为了说明白光LED的特点，先看(___de0 te4 dian3 _xian1 kan4)看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为12～24流明／瓦；荧光灯和HID灯的光效为50～120流明／瓦。对白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明(___de0 guang1 xiao4 zhi3 you3 _liu2 ming2)／瓦，到了1999年已达到15流明／瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达25流明／瓦，这一指标与卤钨灯相近。有公司预测，到2005年，LED的光效可达50流明／瓦，到2015年时，LED的光效可望达到150～200流明／瓦。那时的白光LED的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED作家用照明光源，将成可能的现实。
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护。目前，德国Hella公司利用白光LED开发了飞机(___kai1 fa1 le0 fei1 ji1)阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。

Answer 2

　　随着LED照明灯具的逐步发展，在亮化工程辅助等公共场合，LED渐渐替代了一些传统光源产品。2009年，LED开始在发达国家进入主照明普及。在电费较高，使用时间较长的商业应用场所，LED灯具迅速成为市场的新宠。作为LED照明灯具的用途，LED市场发展分几个阶段。

　　第一阶段，LED灯具实用新型阶段。

　　在上一阶段的基础上，市场对LED灯具产品有了一定的认可和接受。LED灯具的环保，体积小，高可靠性等其他特征逐渐凸显出来。由此而开发的一系列完全有别于传统光源应用的产品会大行其道。照明行业会出现更大更广的一个发展空间。光源不再是仅仅起到照明作用，它的多变使得更贴切人们工作生活中的点点滴滴。个厂商拼的是设计应用优势。

　　第二阶段，LED灯具智能控制阶段。

　　随着物联网等新技术的发展，LED作为半导体产业，也将搭上这趟高速列车，发挥出其高可控性特点。从家庭到办公楼，从道路到隧道，从汽车到步行，从辅助照明到主照明，具备智能控制的LED照明灯具系统将给人类带来更高等级的服务。LED灯具产业也将由做产品，到设计产品，到提供整体解决方案的历程。

　　第三阶段，LED灯具替代接受阶段。

　　这一阶段指的是LED灯具在发展初期，主要体现出其光效高(能耗小)，寿命长的特点。因为售价高，所以在这一阶段主要为商照市场。客户有一个接受的过程，首先是使用习惯和外观上的过渡与接受。在与传统光源一致的使用情况下，LED灯具体现出的节电，长寿等特点使得市场容易接受它的相对高价。尤其是在商用场合。各厂商拼的是质量价格优势。