LED原理与应用

2010年第12期大众科技No.122010(总第136期)DA ZHONG KEJI( Cumulatively No 136)LED原理与应用杨先广州市高级技工学校,广东广州510410)【摘要】节能环保是当今社会发展的热点,各种节能措施和技术不断涌出。文章详细介绍了LED技术的发光和节能基本原理,并阐述其在日常生产生活中的实际应用【关键词】节能;PN节;LED;应用【中图分类号】TM923【文献标识码】A【文章编号】10081151(2010)12-011402节能、环保、諴排是当今社会发展的热点问题。这里所光二极管的,目前用得较多的是GaP(磷化稼), GaAsP(磷砷化要讲述的是节能领域中一种新的产品发光二极管( Light稼)等。通常的LED结构见图3。Emitting diode,简称写为LEDn)。与普通的白炽灯、日光灯(二)LED的优势相比,要达到相同的照明效果或亮度,其能耗只有后者的与目前大量使用的白炽灯、日光灯、高压汞(钠)灯等1/10,而寿命确能达到后者的10倍。在能源供应日趋紧张的相比,LED具有以下的优势今天具有十分重要的意义。我国目前照明消耗的电能约占电1.发光效率高节能效果明显。要达到相同的照明度,LED力总消耗量的1/6,若是其中之1/3的白炽灯被LED代替,则消耗的电能只有白炽灯的10%,在能源紧缺的今天具有较大的每年可节约用电10度,这相当于三峡电站一年的发电量。经济效益。而在美国若其白炽灯中的50%用LED代替,则每年可以节约2.使用寿命长。传统的马路照明使用的高压灯一年半左50亿美元,减少7.5亿吨二氧化碳的排放。因此LED被誉为右要更换一次,而大功率的LED光源则可以使用10年以上21世纪最具竞争力的固体光源。使用寿命是普通照明灯具的10倍(一)LED的原理3.安全可靠。LED具有工作电压较低、密封性好、体积小简单地说在一块本征半导体的两边通过不同的掺杂分别没有易碎的玻璃、抗震性好等特点,因此使用时安全可靠做成P型和N型半导体。P型半导体中空穴为多数载流子,N4.单色性强、无频闪现象。目前在这一领域中已开发出型半导体中电子为多数载流子。由于浓度差,这两种载流子单色性好的红、橙、黄、蓝、绿LED,应用于交通指示、夜景会自发向对方区域扩散。因为空穴带正电,电子带负电,所装饰照明等有特殊需要的场合,不久前高亮度的白色LED也以两种载流子会在交界面复合,从而在交界面两侧形成一个研发成功,可用于普通照明领域。由于其发光时无频闪现象空间电荷区,其电场方向由N指向P,这就是ⅣN节。这个内能有效保护人的视力。电场的形成阻碍了多数载流子的扩散运动,因此一定温度下(三)LED的应用PN节的尺度是确定的(见图1)。们的生产生活。在许多领域都得到了广泛的应用进人LED作为新型、高效、节能、环保的产品,正悄然走辶当N节外加正向电压时(P型半导体接电源正极,N型半导体接电源负极),外电场与内电场作用,总的效果是削弱1.交通指示信号内电场,从而空穴和电子可以再向对方区域扩散形成稳定的在交通指挥中,要大量用到红、黄、绿色的信号灯,LED电流。此时高能态的电子与空穴复合时就把多余的能量以光的单色性能满足这一要求。目前这一邻域的大部分灯具都是的形式释放出来,从而把电能直接转化成光能(见图2)。当LED的产品(见图4)。然在发光二极管的PN节上加反向电压(P型半导体接电源负极,N型半导体接电源正极),由于内电场被加强,所步阻止了多数载流子的扩散运动,电路不能导通就不能发光。P型半导体N型半导体图4LED交通指示灯图2.夜景照明在城市中,一些重要的建筑、商业中心、休闲娱乐场所不氧村肌等在夜间需要用各种不同颜色的灯光进行装饰。以前大量使用的是霓红灯,存在制作工艺难度大、玻璃部件过多易碎工作电压高、能耗大等弊端和安全隐患。现在在政府的大力推动下,越来越多的LED产品应用到夜景照明中。如上海的东方明珠电视塔,全塔的光导点现已换成了LED灯,且夜间值得注意的是,不是所有的半导体材料都能用来做成发按旧,每天因此而节约下来的电够800多户居民使用4图3光彩依M凵中国煤化工【收稿日期】2010-08-30CNMHG【作者简介】杨先(1977-),女(白族),云南大理人,广州市高级技工学校教师,从事电子技术教学和研究1143.特种照明在机场、地铁等地经常看到利用电子牌提示的相关信息在一些特殊场场合,如军事和医疗上,需要光源无红外为出行的人提供相关的信息,给大家带来方便。其实这种电幅射和热辐射。若采用普通的光源则很难达到要求,采用LED子牌就是利用LED来制作的。在一些商业区,户外的电子广后则可以消除这些弊端。采用LED照明的军用车辆,能在夜告墙小的有几平米,大到几十平米,其基本元件也是LED,通间行使时更具隐蔽性和安全性。手术室的照明若采用LED则过相应的控制电路,让这数千数万个LED发出不同颜色的光能满足不发热、无重影的良好效果(见图5)。就能显示出很流畅的图像(见图8)。最客至上图5LED医用无影灯4.作为背光源在液晶电视、手机等显示屏后大多采用LED作为背光源。图7LED电子广告牌普通萤光灯、日光灯发光响应时间一般为毫秒级,而LED则值得一提的是近年来该领域发展的一种新思路一太阳能能达到纳秒级,从而使电视图象看起来更加流畅和鲜明。并与LED的结合。在一些生活小区、公园、景区等地,已出现且能有效节约用60%以上的电能(见图6)利用太阳能电池板对LED进行供电的示范工程。这种照明是独立成系统,不需要从电网获得能量。从而进一步拓宽了太阳能和LED的应用,能取得更好的节能效果(见图8)图6LED背光源电视5.城市道路照明LED在开始研发阶段其功率只有几毫瓦,而目前国内的很多LED产家都能生产出单灯功率超过200瓦的产品。上海图8LED与太阳能结合照系统明北京、杭州等城市已决意采用高效节能的LED来代替传统的【参考文献】高压钠(汞)灯做为夜间道路的照明(见图7)。[]吕慧敏蔡永泉.节能高手——LED的应用U现代显示200670:4951[2]刘向阳发光二极管(LED)和背光源透视U光源与照明,20084:1417.[3]屠大维吴仍茂杨恒亮等.LED封装光学结构对光强分布的影响U光学精密工程200816(5:833837.[4]王春丽LED光源的电视应用信息通讯20085757[5]孙建领⊥LED光源在矿井工作面照明灯中的应用U半导体图7LED背光源电视技术,20083(12):1062-10656.电子广告牌上接第122页)事物以便学生形成表象。演示能使学生从贯彻启发式教学思想,其目的就是充分调动学生课堂思维的感性上认识一定的客观事物,为理性认识打下基础。演示分积极性,掌握物理思维的基本方法,培养和发展学生质疑提为静物演示和动态现象演示,前者包括实物、模型、图片等问、求异思维的能力,培养其科学素养和学科精神。的演示,后者包括实验演示、活动图像演示。问题方法:学(四)物理教师自身的素养习的过程实际上是一个提出问题、分析问题和解决问题的过作为一名物理教师不但要有丰富的知识,有娴熟的教学程。学习应该从提出问题开始,在分析问题过程中得以发展,技能和方法,还应当有良好的素养。不但以物理知识和教学并从解决问题中获得能力。问题的提出一般有两种方式方法来征服学生,赢得学生的尊重和信赖,还应当以个人魅种是由教师提出的。教师根据教学需要和教学内容的特点精力来赢得学生的喜爱心设计问题,诱导学生深入思考;另一种由学生提出,教师应鼓励和提倡,并有意识培养学生大胆提问。物理学是一门【参考文献以实验为基础的自然科学,物理教学也应以实验为基础,应[间金铎田世具中学物理教学概论M高等教育出版重视为学生的学习创造一个良好的物理环境,将有关的物理社,1990.中国煤化工现象和过程充分地、真实地展现于学生面前,让学生感知以激发学生学习物理的兴趣,培养学生动手操作、运用实验3]许国梁中学m球则氏我同山[2]阎金铎中学CHG版社200方法研究物理问题等方面的能力。在课堂教学中要自始至终