}g-w[w 7p iQ:eR]7X 图2. 半导体LED光源性能持续改进的时间表。
`9[n5-t [HWVS 新的半导体光源
ef '?O F<p`)? 由于半导体LED光源技术的快速发展,相继出现了一系列新的LED光源产品。过去的几年中已经先后出现了硅和塑料透镜一起封装的大功率七色光LED和白光LED光源产品,寿命长、发光效率高和功率大的半导体LED光源的前景非常光明,而且市场上已经出现了这种大功率白光LED光源产品。
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|=o - |}z5ST% 彩色半导体LED光源
EIQ3vOq6 i4i9EvWp 单色可见光LED光源的寿命和单位使用成本(元/流明/小时)能与传统的白炽灯竞争。因此,它们正在交通信号灯、汽车尾灯、车内灯和液晶显示器背光领域逐渐取代白炽灯红、绿、蓝混合的白光LED光源,红、绿、蓝三色LED光源混合起来也能产生宽频带的白色光。白光LED光源的发光效率是通用白炽灯泡的2倍,单位使用成本只有后者的1/2。
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+W[f>3`VQ DmuQE~DV 图3. InGaN高效率发光不断取得的进展,发光效率持续提高。
zCo$YP#5_ qqZ4K:oC, 目前存在的一个突出难题是,如何填补黄绿光波段,因为在该波段的发光效率极低。许多实验室都极为重视研发一种含In量高的GaInN合金材料,这种材料最有希望填补该波段。
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f 紫外发光LED光源
PjBAf' W+Mw:,>*s 这种LED光源还远不如可见光LED光源成熟,但是正在快速发展。已经开始应用到的一些领域,如生物介质检测、钱币特征识别、微生物细菌污染水的净化、牙科和材料医学(如环氧树脂、粘合剂和墨水)、药品、化妆品的的处理等。
4w ,L 这种技术目前所面临的突出难题是如何了解和控制好含Al量高的AlGaN合金材料。
Pv2uZH( |s/N?/qi 广阔的应用市场
Q >[>{N&\ ]j:k!=Ss? 白光半导体LED光源是该领域的主流技术,其色彩方面的广泛应用和其自身固有的技术优势使之能与传统的白炽灯相匹敌,而且寿命的延长和电路与光学方面的进展促进了供应商、中间商和相关配件厂商形成的产业链迅速扩大,导致了LED产品销售量的猛增。
#6|ve?`I aQL0Sj:, LED光源已经进入了非常多的领域:
]vf0 f,F !J;Bm,Xn6 1.各类交通工具,包括小轿车、载重汽车、客车、军用车辆、火车和飞机等是LED光源应用的一个市场。LED光源在汽车领域的应用可以降低维修成本、延长使用寿命、保证高亮度、减少功耗和发热、具有饱和色度和设计灵活性。主要应用功能分成两个方面:内部灯光和外部灯光照明。
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P$ 内部照明:包括开关、声频/气候控制系统、娱乐系统、仪器仪表和驾驶员/乘客的车内照明,仪器仪表读数与地图光照。绝大多数这些应用都要求按钮、隔离区和图标有背透光。这种照明通常是对驾驶室和乘客车厢进行光照调整。
s(Gs?6}>T 车辆的外部照明:外部汽车车灯应用包括刹车灯、尾灯、转向灯和前灯。
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zo@vuB. 发光效率的提高、成本的不断降低、供应链的完善和工艺的进步使新汽车以高于75%的增长率安装这种新出现的半导体LED光源。
Pah@d!%A WcSvw 2.城市交通、地铁、公路、铁路、港口和机场的信号指示灯和强光灯市场;
dpq(=s`s PRiE2Di2S 3.宾馆、酒楼和酒吧等豪华建筑的灯光和内外灯饰。
q>'#; QA ej_u):G* 4.公共娱乐场所场所的灯光照明和彩灯装饰;
sjLMM_' +|dLR*s 5.建筑泛光照明和装饰彩灯;
\jk*Nm8; ui)mYR[8X 6.机器人视觉系统、数码相机和手机等的照明和显示;
-j<E_!t &aIFtlC 7.各种广告牌和大面积视频广告牌以及地名标识等。
J#Y0R"fo #A4WFZ 随着LED发光功率和产量的不断提高,预期LED将不断地扩展其在传统发光技术领域的应用。
f9#srIx+ L3oL>r'| 需要解决的问题与前景
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% ,}W|cm> 尽管半导体LED光源应用前景广阔,但必须解决其高热量的问题。
<& PU%^Ha x f{`uHa8 用多个大功率半导体LED光源组合成的LED发光灯泡或显示屏幕会产生大量的热。和绝大多数半导体元器件一样,这种大功率的半导体LED光源在极高的工作温度下会导致性能下降、可*性差和使用寿命缩短,因而对发热量加以控制使其工作温度保持在规定的范围内,是保证其最佳性能的关键。目前,绝大多数的大功率LED制造厂商都会向用户提供LED热管理和灯泡应用指南,同时许多照明解决方案都对常用的电路板作了修改以便把LED和与之相匹配的光学器件安装在一起。
B<BS^waU 2Cy,#X%j> 国内外大功率半导体LED光源技术目前仍处于发展阶段,要达到大批量生产和应用,还存在价格问题,取代普遍使用的真空型白炽灯泡尚需若干年的时间。但是由于其性能对许多应用领域具有极大的吸引力,相信随着这种技术的快速发展,将渗透到发光应用的各个领域。