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半导体照明技术之简单介绍

已有 5127 次阅读 2008-12-2 11:40 |系统分类:科普集锦| 半导体照明, 白光光源, 荧光粉

 
大家想必对半导体照明并不陌生,特别是今年8月8日在北京奥运会的开幕式上采用了半导体照明技术的倒计时的数字显示、冉冉升起的奥运五环、色彩斑斓的飞天、还有梦幻般的水立方都给大家留下了深刻的印象。
 半导体照明的原理是基于半导体化合物的本征发光,即注入电子与空穴复合而产生的辐射驰豫。如发红光的AlGaAs, 发绿光的GaP和发蓝光的InGaN等。随着这些单色的发光二极管(LED)量子效率的进一步提高,其应用也由原来的仪器指示灯向交通信号灯、汽车尾灯、以及普通照明不断地拓展和延伸。就交通信号灯一项,日本2005年的市场为17亿日元,而估计到2010年其市场约为29亿日元,增长率为171%。
除了单色光源以外,半导体照明还主要作为白光光源,即普通照明。白光作为一种混合光,是根据三基色原理进行红绿蓝(RGB)三种颜色光的合理配比而实现的。白光LED的实现主要有三种方式:(1)将三种单色RGB-LED进行合理结合,其特点是发光效率高、显色指数高, 其缺点是成本高、控制电路复杂、各单色LED的衰减不一致等;(2)利用紫外(UV) LED结合RGB三种荧光粉,其特点是显色指数高、光的一致性好,其缺点是发光效率低、紫外光对封装材料和被照物体产生损伤等;(3) 采用蓝光LED搭配黄色荧光粉,其特点是发光效率高、制作简单,其缺点是显色指数低、光的一致性差。第三种方法又延伸了第四中方法,即采用蓝光LED结合红、绿色荧光粉,极大地改善了显色指数和光的一致性差的问题。后面三种方法无不列外地应用了荧光粉。可以这么说,荧光粉决定了白光LED的发光光谱、发光效率、显色指数、色温以及使用寿命等关键参数。由此可见,荧光粉在白光LED技术中发挥了关键和决定性作用。有关荧光粉方面的介绍将在后续的文章中加以介绍。
相比于传统的普通照明技术而言,如白炽灯和荧光灯,半导体照明具有如下的特点:
1. 使用寿命长。一般在5-10万小时,是荧光灯的10倍左右。
2. 消费电力低。同等亮度情况下,消费电力是荧光灯的1/2,白炽灯的1/8。
3. 体积小
4. 无热辐射
5. 指向性好
6. 显色指数高,色彩丰富
7. 应答响应快,是白炽的1千万倍
8. 不含水银等
因此,半导体照明技术在节能降耗、保护环境以及建设可持续发展社会等方面发挥着积极的重要的作用。它一诞生就成为世界主要国家产业政策的宠儿。随着半导体技术的迅猛发展,半导体照明技术也将日新月异,必将对自然环境和资源的保护和人类社会的发展产生深远的影响。

                                                                                   图1  用于街灯的白光LED 



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