浅谈LED在日常生活中的应用

By | 2020年7月24日

  1 LED的根本构造以及特性


  1.1 LED的根本构造与发光原理


  半导体的导电才能介于导体以及绝缘体之间。但它有其非凡的功用。早正在半个世纪后人们就曾经晓得半导体资料可孕育发生光线。


  经过分散工艺,正在污浊的半导体掺入大批合适的杂质,即可失去杂质半导体。掺入五价元素就是N型半导体,掺入三价元素就是P型半导体。LED是英文lightemittingdiode(发光二极管)的缩写,是一种固态的半导体器件。正在P型半导体中,空穴(带正电)占主导位置称为少数载流子,电子(带负电)称为多数载流子。正在N型半导体中,电子(带负电)占主导位置是少数载流子,空穴(带正电)是多数载流子。加电后,正在P型半导体以及N型半导体的接壤面就会呈现一个具备非凡导电功能的薄层,也就是常说的PN结(PNJunctionTransistors)。PN结能够对P型半导体以及N型半导体中少数载流子的分散静止孕育发生阻力,当对PN结施加正向电压时,电流从LED的阳极流向阴极,而正在PN结中多数载流子与少数载流子进行复合,过剩的能量就会转变为光能而被开释进去,半导体晶体就收回从紫外到红外没有同颜色的光线,光的强弱与电流无关。如小电流时LED为白色,跟着电流的添加,能够顺次变成橙色、黄色,最初为绿色。经过对此中发光资料的钻研,人们逐步开收回各类光色、光效率愈来愈高的LED元件。


  1.2 LED的特性


  LED的外在特色决议了它的优缺陷;如:


  (1)体积小:LED根本上是一块很小的晶片被封装正在环氧树脂外面,以是它十分小,每一个单位LED小片是3~5妹妹的正方形,十分轻,能够制造成各类形态的器件,而且适宜于易变的环境,易于模块化。


  (2)用电量少:应用高压直流驱动,供电电压正在6~24V之间,依据产物没有同而异,以是它是一个比应用低压电源更平安的电源,特地实用于公开场合。超低功耗(单管0.03~0.06W),电光功率转换靠近100%。相反照明成果比传统光源节能80%以上。


  (3)抗震成果好,耐打击。


  (4)稳固功能好:光衰为初始的50%,比传统光源寿命长10倍以上。


  (5)呼应工夫:白炽灯的呼应工夫为毫秒级,LED灯的呼应工夫为纳秒级。


  (6)环保:LED是由无毒的资料做成,无无害金属汞,没有像荧光灯含水银会造成净化,同时LED也能够收受接管再行使。光谱中不紫内线以及红内线,既不热量,也不辐射,眩光小,寒光源,能够平安触摸,属于典型的绿色照明光源。


  (7)多色调:可行使红、绿、蓝三基色原理,正在较量争论机技巧管制下使3种颜色具备256级灰度并恣意夹杂,便可孕育发生256×256×256=16777216种颜色,构成没有同光色的组合,变化无常,完成丰厚多彩的静态变动成果及各类图象。


  (8)技巧进步前辈:与传统光源枯燥的发光成果相比,LED光源是高压微电子产物。它胜利交融了较量争论机技巧、网络通讯技巧、图象解决技巧、嵌入式管制技巧等,以是亦是数字信息化产物,是半导体光电器件“高新尖”技巧,具备正在线编程、有限晋级、灵敏多变的特性。


  (9)价钱比拟低廉。


  1.3 LED分类


  1.3.1 按发光管发光颜色分


  按发光管发光颜色分,可分红白色、橙色、绿色(又细分黄绿、规范绿以及纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中蕴含2种或3种颜色的芯片。


  依据发光二极管出光处掺或没有掺散射剂、有色仍是无色,上述各类颜色的发光二极管还可分红有色通明、无色通明、有色散射以及无色散射4品种型。


  1.3.2按发光管出光面特色分


  按发光管出光面特色分,可分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、外表装置用微型管等。圆形灯按直径分为φ2妹妹、φ4.4妹妹、φ5妹妹、φ8妹妹、φ10妹妹及φ20妹妹等。外洋通常把φ3妹妹的发光二极管记作T-1;把φ5妹妹的记作T-1(3/4);把φ4.4妹妹的记作T-1(1/4)。由半值角巨细能够预计圆形发光强度角散布状况。


  从发光强度角散布图来分有3类:


  (1)高指向性。普通为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且没有加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具备很高的指向性,可作部分照明光源用,或与光检出器联用以组成主动检测零碎。


  (2)规范型。通常作批示灯用,其半值角为20°~45°。(3)散射型。这是视角较年夜的批示灯,半值角为45°~90°或更年夜,散射剂的量较年夜。


  (3)散射型。这是视角较年夜的批示灯,半值角为45°~90°或更年夜,散射剂的量较年夜。


  1.3.3按发光二极管的构造分


  按发光二极管的构造分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等构造。


  1.3.4按发光强度以及工作电流分


  按发光强度以及工作电流分有一般亮度的LED(发光强度100mcd);把发光强度正在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。普通LED的工作电流正在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流正在2mA如下(亮度与一般发光管相反)。


  除了上述分类办法外,另有按芯片资料分类及按性能分类的办法。

 

  2 LED的使用畛域


  鉴于LED的本身劣势,今朝正在不少畛域都失去了宽泛的使用,如:家用室内照明、LED筒灯、LED天花灯;显示屏、交通信号显示光源、汽车外部的仪表板、音响批示灯、开关的背光源、浏览灯以及内部的刹车灯、尾灯、侧灯和头灯等汽车用灯;别的,正在汽车仪表板及其余各类照明局部的光源,均可用超高亮度发光灯来负担负责,以是均正在逐渐采纳LED显示;电子腕表、手机、BP机、电子较量争论器以及刷卡机。LED照明光源晚期的产物发光效率低,光强普通只能达到几个到几十个mcd,实用正在室内场所,正在家电、仪器仪表、通信设施、微机及玩具等方面使用。今朝间接指标是LED光源代替白炽灯以及荧光灯,这类代替趋向已从部分使用畛域开端倒退,LED背光源以高效侧发光的背光源最为有目共睹,LED作为LCD背光源使用,具备寿命长、发光效率高、无滋扰以及性价比初等特性。跟着便携电子产物日益小型化,LED背光源更具劣势,因而背光源制造技巧将向更薄型、低功耗以及平均分歧方面倒退。乃至正在从此将用LED切换形式来传送数据即LED可见光通讯(VLC)。


  LED屏早正在20世纪60年月就已呈现,但直到90年月中期,才呈现了全彩屏,该技巧最近几年的价钱已有了很年夜的降幅,分辩率也有了很年夜改善。LED显示屏(LEDpanel)就是一种经过管制半导体发光二极管的显示形式,用来显示文字、图形、图象、动画、行情、视频、录相旌旗灯号等各类信息的显示屏幕。次要有图文以及视频2种显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与较量争论机同步显示汉字、英文文本以及图形;视频显示屏采纳微型较量争论机进行管制,能够显示图文、图象,以及时、同步、明晰的信息流传形式播放各类信息,还可显示二维、三维动画、录相、电视、VCD节目和现场实况。LED显示屏以其色调丰厚亮堂、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路婚配、驱动简略、寿命长、耐打击、功能稳固、平面感以及动感强等特性,宽泛使用于车站、船埠、机场、阛阓、病院、宾馆、银行、证券市场、修建市场、拍卖行以及其余公开场合。


  3 LED显示屏的劣势


  跟着数字化、信息化的倒退,年夜屏幕正在各类场所失去了愈来愈多的使用,各类显示技巧也应运而生。从晚期的CRT,到如今的LCD显示屏、PDP、FED、DLP等,平板显示技巧出现出多元化倒退的趋向。与各类显示技巧相比拟,LED显示屏有十分年夜的劣势。


  (1)投影:投影是最先的显示技巧之一,现在,背投的应用比前投更普遍。前投的明显特性正在于能够支持能包容泛滥观众的超年夜屏幕显示。实用于较暗的环境,高分辩率;低比照度,灯胆的寿命较短,背投模块的屏幕尺寸被限定正在50~80英寸,用多个投影机以及屏幕能够组成背投拼墙,正在10年前这是一种十分时髦的设施,如今仍用正在管制室显示上。但背投拼墙之间边距较显著,障碍了其作为年夜屏幕正在一些场所中的使用。


  (2)等离子显示屏:等离子显示屏面世曾经有近10年的工夫了,它反动性地扭转了咱们正在贸易环境中寓目信息的形式。高分辩率;亮度较低,仅400尼特;应用寿命较短,有些状况下少于2年,而且不无效的处理办法;需忍耐画面烧死景象。


  (3)LCD显示屏:LCD显示屏技巧呈现正在20世纪60年月末期,正在70年月末80年月初的数字视觉反动时期经验了屡次改观。高分辩率;年夜尺寸(较等离子贵);应用寿命长,稳固性高;较低的亮度,仅400尼特。LCD显示屏的次要劣势表现正在远优于等离子的长时间稳固性。LCD显示屏的次要成绩正在于其播放视频时,液晶的呼应速率和其本身歪曲以及规复有多快的工夫。


  (4)LED显示技巧的劣势:LED屏次要用于较多观众寓目的场合,能提供简直任何尺寸的无缝屏,从1m2到你能想像失去的年夜尺寸。其特性是:


  1)年夜屏幕显示———从1~500m2均可无效地管制估算。分辩率较低,但关于视频来讲,你平时看到LED屏的分辩率与你看电脑显示器时的分辩率是差没有多的。LED屏的低分辩率体现功能精良。


  2)高亮度———LED屏的亮度普通是其余显示技巧的10倍,正由于如斯,它们能够装置正在其余屏所不克不及装置的任何中央,包罗亮堂的室内环境,当然也包罗室外。可间接正在阳光下寓目,是惟一以正当的价钱达到理想画面的显示技巧。


  3)模块化设计———易于保护。


  4)一切显示技巧中应用寿命最长———5年内功能没有会有任何年夜的扭转。


  LED显示屏的次要制作厂商集中正在日本、北美等地,我国LED制作厂商进口的份额正在此中微乎其微。据没有齐全统计,世界上今朝至多有150家厂商消费全彩屏,此中产物完全、规模较年夜的公司约有30家阁下。正在选用显示屏时你能够依据装置环境的亮度以及屏幕的尺寸来抉择没有同的显示技巧,如环境很亮堂,则优先选用LED或背投;如抉择60英寸以上、无缝的年夜显示屏,那你能够抉择前投、背投或LED显示屏。


  4 国际LED显示屏消费技巧面对的成绩


  今朝,我国当局正踊跃推进LED工业化,国际LED显示屏的消费技巧根本与世界同步。但也面对着一些成绩:


  4.1 国际企业不外围技巧


  LED工业热潮简直囊括了整个行业,但国际LED产物技巧全体程度没有高,企业普遍规模小,技巧气力单薄,产物品位较低。


  LED市场竞争强烈,呈现了无序投资、恶性竞争等景象,乃至曾经呈现很重大的反复投资成绩。


  4.2 需求当局的支持


  中国的LED照明还存正在一系列其余成绩,例如中国今朝尚未LED灯具国度规范,只有一些中央的规范;我国外乡LED灯具外型翻新设计才能显著有余等。要处理好这些成绩,能力使LED工业倒退愈加衰弱,LED产物能力更顺应公众的需求。市场主导是LED照明工业能够长时间衰弱倒退的根底,当局要正在政策、法例、研发投入、使用树模以及规范等多方面进行疏导以及搀扶,天下一盘棋,全体布局,能力疏导LED工业继续衰弱倒退。


  5 结语


  太阳能LED照明跟着世界动力危机的加剧,列国都正在寻求处理动力危机的方法,一条路线是寻求新动力以及可再生动力的行使;另外一条是寻求新的节能技巧,升高动力的耗费,进步动力的行使效率。


  太阳能是地球上最间接最普遍也是最清洁的动力,太阳能作为一种巨量可再生动力,天天抵达地球外表的辐射能约莫等于2.5亿万桶石油,能够说是取之没有尽、用之没有竭。LED的光谱简直全副集中于可见光频段,以是发光效率高,普通人都以为,节能灯可节能4/5是伟年夜的创举,但LED比节能灯还要节能1/4,这是固体光源更伟年夜的变革。太阳能LED照明集成为了太阳能与LED的优点。


  与太阳能的可再生、清洁无净化和LED的环保节能相比,惯例化石动力日益缓和,而且应用后对环境会造成日趋重大的净化。以是,太阳能LED照明作为一种蒸蒸日上的户外照明,展示给咱们的将是无量的生命力以及广阔的前景。


 


编纂:Cedar