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蓝光LED
来源:深圳市赛亿科技开发有限公司作者:日期:2017-11-21 15:06:28点击:227次
蓝色发光二极管是氮化镓二极管,发光二极管由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。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,氮化镓二极管发蓝光。

 
 
中文名 用    途 材    料 分    类
蓝色发光二极管 照明、广告灯、指引灯、屏幕 氮化镓 发光二极管
 
 
目录
 
1、蓝光LED诺贝尔奖
2、蓝光LED意义
3、蓝光LED功能
4、蓝光LED特性
5、蓝光LED特点
6、蓝光LED构成原理
7、蓝光LED性能要求
8、LED蓝光危害
9、蓝光LED应用
 
 
蓝光LED诺贝尔奖:
2014年度诺贝尔物理学奖授予来自三名来自美国和日本的科学家,以表彰他们发明了蓝光LED技术。赤崎勇,天野浩以及中村修二在上世纪90年代分别独立开发出蓝光LED技术。
将新开发的蓝光LED光源与已有的红光与绿光LED光源,人们终于可以通过三原色原理产生更加自然和实用的白光照明光源。这三位获奖人将共同分享800万瑞典克朗(约合120万美元)的奖金。
 
 
蓝光LED意义
红色、绿色发光二极管在上世纪中叶已经问世,但要把发光二极管用于照明,必须发明蓝色发光二极管,因为有了红、绿、蓝三原色后,才能产生照亮世界的白色光源。蓝色发光二极管的制备技术困扰了人类30多年。
上世纪80年代,在日本名古屋大学工作的赤崎勇和天野浩选择氮化镓材料,向蓝色发光二极管这个世界难题发起挑战。1986年,两人首次制成高质量的氮化镓晶体;1989年首次研发成功蓝光LED。
从1988年起,当时在日亚化学公司工作的中村修二也开始研发蓝光二极管。与两位日本同行一样,他选择的也是氮化镓材料,但在技术路线上并不相同。上世纪90年代初,中村修二也研制出了蓝色发光二极管。与名古屋大学团队相比,他发明的技术更简单,成本也更低。
至此,将LED用于照明的最大技术障碍已被扫除,被誉为“人类历史上第四代照明”的LED灯呼之欲出。
按照诺奖评选委员会的说法,这项只有“20岁”的“年轻”发明之所以获奖,是因为这种用全新方式创造的白色光源已经“让我们所有人受益”。“他们的发明具有革命性,”声明说,“白炽灯点亮了20世纪,21世纪将由LED灯点亮。”
与白炽灯、荧光灯相比,LED能耗更低,寿命更长,而且可实现智能化操控,是节能环保的“绿色照明”。因此进入市场后,呈现爆发式增长。国家半导体照明应用系统工程技术研究中心经理杨洁翔介绍,我国2010年的LED产值是700多亿元; 而到了2013年,全年产值猛增到5000多亿元。家庭、办公、道路等各种场所的照明以及绚烂的景观灯光,这些市场“主力军”如今都是LED。“前几年谈到LED,我们需要对公众进行科普,现在家里装修,老百姓都会考虑买这种比传统节能灯更节能的灯具。”
 
 
蓝光LED功能:
 正是由于蓝色LED的发明为人类带来新“光明”,今年诺贝尔物理学奖授予了三位为LED照明起到奠基作用的科学家。
值得一提的是,中村修二与上海科研机构有着密切合作。作为国家半导体照明应用系统工程技术研究中心顾问、复旦大学兼职教授,他推动了LED在上海世博会的应用,并正在帮助上海科研团队研发半导体蓝色激光器,为新一代“激光电视”提供核心部件。
 
蓝光LED特性
白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9,10个阿拉伯数字以及A,B,C,D,E,F等部分字母(必须区分大小写)。
 
蓝光LED特点:
节能、寿命长、亮度高
 
蓝光LED构成原理
发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。
 1973年,在松下电器公司东京研究所的赤崎勇开始了蓝光LED的研究。后来,赤崎勇和弟子天野浩在名古屋大学合作进行了蓝光LED的基础性研发,1989年首次研发成功了蓝光LED。1993年,在日本日亚化工(Nichia)工作的中村修二成功把氮渗入,发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的具有商业应用价值的蓝光LED,从而引发了照明技术革新,这类LED在1990年代后期得到广泛应用。
 
蓝光LED性能要求
7.1高可靠性特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。
7.2高效率LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。
7.3高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
7.4驱动方式通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
7.5浪涌保护LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。
7.6保护功能电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。
7.7防护方面灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。
7.8驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
7.9要符合安规和电磁兼容的要求。
 
LED蓝光有危害吗?
一般LED发的光只有“RGB”这3种颜色,而B表示blue,就是蓝光。
那么蓝光在哪里呢,可见光的波长范围是在400纳米到700纳米之间,而从400纳米开始到500纳米的波长范围就是蓝光。
但是我们平时家用的白光是如何产生的呢,因为蓝光光子的能量高,所以用它来激发荧光,一般用蓝光LED产品的蓝光灯打在荧光粉上产生黄光,黄光被蓝光激发出来后,他们一起从LED里射出来,我们会感觉好像是看到了白光,其实是蓝与黄两种颜色混合在一起的复合光。
正因为这个原理,很多厂家为了提高白光LED的亮度,直接提高蓝光的强度,这样黄光相应增加,最后形成的白光亮度也就增加了,但这就造成了蓝光过量。
蓝光对视网膜的影响,人的眼睛用来接收光的组织叫做视网膜,如果光源中的400-500纳米蓝光波段亮度过高,眼睛长时间直视光源后可能引起视网膜的光化学损伤。人的眼睛为什么不能接受蓝光LED发出的“过量蓝光"呢,因为人类是在太阳系里进化出来的,太阳光的中心波长在550纳米左右,而蓝光LED中心波长是465纳米,偏离了太阳光的中心波长,所以我们人类的眼睛不能接受”过量“蓝光。
一般来说,正规厂家经过国家质检上市的产品,不会存在蓝光过量的隐患。但有一些LED灯的生产商并不注意控制蓝光的强度,他们所生产的LED灯具中蓝光是”过量“的,对眼睛存在蓝光辐射损害。
 
蓝光LED应用
在LED于20世纪60年代问世到80年代之前这10多年中,LED只有红、黄、绿几种颜色,发光效率很低(仅约1 lm/W),亮度比较低,而且价格高,人们只是将其用作电子产品的指示灯。从LED发展和应用历程上看,这一时期为LED的指示应用阶段。
9.1交流电源指示灯
该电路只要连接220V/50Hz的交流供电线路,LED就会被点亮,指示电源接通。限流电阻R的阻值为220V/IF。
9.2交流开关指示灯
用LED作白炽灯开关指示灯的电路,当开关断开灯泡熄灭时,电流经R、LED 和灯泡EL形成回路,LED亮,方便人们在黑暗中找到开关。此时曲于回路中的电流很小,灯泡是不会亮9.3交流电源插座指示灯
用双色(共阴极) LED作交流电源插座指示灯的电路。插座的供电由开关S控制。当红光LED亮时,插座无电;当绿光LED亮时,插座有电。
9.4保险管座指示灯
LED用作工厂设备配电箱保险管座指示灯的电路。当保险管完好时,LED不亮;当保险管熔断时,LED会被点亮,以指示用户是哪一个熔断器已被烧断,以便更换。这对于用肉眼无法观察好坏的瓷芯式熔断器来说是非常方便的。