LED技术及产业发展趋势VIP免费

LED产业技术及产业发展趋势1.照明技术发展简介白炽灯、荧光灯以及高强放电灯（HID）三种光源，顺次主导了20世纪的照明市场。1879年，ThomasEdison发明了第一盏白炽灯，功率60瓦（W），工作时间100小时，转换效率接近1.4流明/瓦（lm/W），而现在60W的白炽灯，工作效率已提高到15lm/W，平均工作时间1000小时。1901年，美国发明家PeterCooperHewitt发明了低压水银气体放电灯，在此原型基础上1939年GE公司成功开发了现代荧光灯。目前，荧光灯的工作效率依据种类及功率不同介于65~100lm/W之间1。1810年，英国化学家HumphryDavy向皇家学会展示两根通电木炭间的小小电弧，高强放电灯就是基于该现象提出的。1964年第一盏金属卤素灯在世界展览会上展出，随即高压钠灯在1965年出现。现在同样依据种类以及功率不同，高强放电灯的效率介于45~150lm/W之间。1950年英国科学家发现砷化镓（GaAs）半导体材料有电致发光现象，可发出红外光，这导致了发光二极管（LED）的问世2。1962年通用电气先进半导体实验室发明了第一个可实际应用的可见光谱的LED。经过一系列的技术改1流明（Lumen），符号为lm，是光通量的SI单位，光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力（人眼感知的光能的量度），定义为发光强度为1坎德拉（cd）的点光源，在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。或者说，一个各向同性的1坎德拉光源发射的总光通量为4流明。1lm=1cdsr=1cdm2m-2。发光通量与辐射通量不同，辐射通量是发光总能量的量度，而发光通量则对人眼对不同波长光的敏感程度不同做了相对调整。与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，1W=683lm，即1W的功率全部转换成波长为555nm的光，为683流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm的光最敏感。由于人眼对红光不敏感，对于650nm的红光，1W的光仅相当于73流明。对于白色光，要视情况定，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。电光源的发光效率是指1W的电功率能转化成多少光通量。如果全部转换成555nm的光，那就是每瓦683流明。如果有一半转换成555nm的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦341.5流明。白炽灯能达到1W=20lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。2LED是lightemittingdiodes的缩写，中文翻译为发光二极管。发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。与普通二极管一样，发光二极管也是由一个PN结组成，具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。第2页共9页图1各类光源发光效率的比较及未来发展预测（资料来源：NavigantConsulting，Inc）编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页进，在六十年代晚期，红光GaAsPLED商业化生产，七十年代中期，GaP型绿光LED开始生产，而九十年代，日亚化学工业株式会社（NICHA，以下简称日亚）在中村修二的领导下成功开发并商业化了第一个GaN蓝光LED。组合红绿蓝三色LED或者在蓝光LED上涂覆黄色荧光粉可产生白光LED，这对通用照明而言是另一个高效而且富有发展潜力的新技术。在开发白光LED的同时，研发者们同时致力于提高LED技术的转换效率。目前，LED的商业化器件效率已经达到76~132lm/W，商业化的LED照明系统效率也达到了62lm/W，超过了大部分的荧光灯及部分HID照明系统。近期Cree公司已将LED器件效率记录提高至230lm/W，的确令人...