LED技術(shù)全面解析

在古希臘神話(huà)故事中，創(chuàng)造了人類(lèi)之神普羅米修斯為了使人們能夠獲得永恒的光明，不惜觸怒最高之神宙斯，把能驅(qū)走黑暗，帶來(lái)溫暖和光明的火種偷偷帶給人類(lèi)，自己卻受到了殘酷的懲罰。這個(gè)故事不僅說(shuō)明了光明對(duì)人類(lèi)的重要，也反映了人類(lèi)在追逐光明的道路上所付出的種種苦難。

在19世紀(jì)愛(ài)迪生發(fā)明電燈之前，人類(lèi)實(shí)現(xiàn)照明的方式非常簡(jiǎn)單，那就是直接借助各種火源的直射光，例如蠟燭、油燈等等。這些發(fā)光設(shè)備雖然在人類(lèi)的歷史長(zhǎng)河中點(diǎn)燃了漫漫歲月，卻因?yàn)闃O低的發(fā)光效率和發(fā)光質(zhì)量，只能塵封在歷史的博物館中，進(jìn)入20世紀(jì)后，隨著人類(lèi)新工業(yè)革命的爆發(fā)，以愛(ài)迪生發(fā)明的新式白熾燈為代表的照明設(shè)備，正式成為人類(lèi)生產(chǎn)生活中的主流發(fā)光設(shè)備。

在白熾燈出現(xiàn)之后，人類(lèi)社會(huì)的電力照明設(shè)備大致經(jīng)過(guò)了三個(gè)重要的發(fā)展階段，這三個(gè)階段中的代表性光源分別為熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈和LED光源。其中高強(qiáng)度氣體放電燈由于對(duì)使用環(huán)境要求嚴(yán)格，成本較高，目前還不是民用領(lǐng)域的主流照明設(shè)備，所以，和我們?nèi)粘Ｉ�活息息相關(guān)的光源設(shè)備，也就只有白熾燈、熒光燈和led光源這三大類(lèi)。

在這三大類(lèi)光源中，LED照明技術(shù)是出現(xiàn)時(shí)間最晚，優(yōu)點(diǎn)最多的一種照明技術(shù)，因此，自從20世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來(lái)，伴隨著近代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，得到了大量的普及應(yīng)用，特別是進(jìn)入21世紀(jì)之后，由LED照明技術(shù)衍生而出的LED顯示技術(shù)和LED輔助顯示技術(shù)，已經(jīng)顯露越來(lái)越強(qiáng)烈的發(fā)展勢(shì)頭。

除了在日常電力照明領(lǐng)域正在普及的LED光源，目前在顯示領(lǐng)域和LED有關(guān)的設(shè)備主要有兩種：一是直接使用LED成像的LED顯示屏，另一種就是利用LED的優(yōu)良發(fā)光特性，把LED作為電視背光源使用的新型液晶電視。另一種曝光率較高的OLED顯示技術(shù)，雖然只比LED多了一個(gè)字母，但是由于技術(shù)層面較大的差距，可以看成一類(lèi)全新的顯示技術(shù)，因此并不在本文的探討范圍之內(nèi)。

那么LED技術(shù)的原理是什么？相比于白熾燈和熒光燈，LED技術(shù)有什么樣的優(yōu)點(diǎn)？LED顯示設(shè)備和LED輔助顯示設(shè)備又是什么東西？這就是本文將要闡述的三個(gè)方面。

LED照明技術(shù)的原理

LED是英文light emitting diode的縮寫(xiě)，即：光線(xiàn)激發(fā)二極管，屬于一種半導(dǎo)體元器件。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)LED。

當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。打個(gè)比方，LED就像一個(gè)漢堡，可以發(fā)光的材料是夾層中的“肉餅”，而上下的電極就是夾肉的面包。而通過(guò)對(duì)其中發(fā)光材料的研究，人們逐漸開(kāi)發(fā)出各種光色、光效率越來(lái)越高的LED元件，但是無(wú)論怎么變化，LED總的發(fā)光原理和結(jié)構(gòu)都沒(méi)有發(fā)生太大的變化。

LED光源的優(yōu)點(diǎn)

作為一種出現(xiàn)時(shí)間最晚的照明技術(shù)，LED的優(yōu)點(diǎn)不僅體現(xiàn)在發(fā)光質(zhì)量方面，在其生產(chǎn)、制造、易用性方面都要大大超越白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源，因此自60年代誕生以來(lái)，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用。而相對(duì)于白熾燈、熒光燈等老一代發(fā)光設(shè)備，LED的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.LED在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有玻璃外殼，不需要想白熾燈或者熒光燈那樣在燈管內(nèi)抽真空或者沖入特定氣體，因此抗震、抗沖擊性良好，給生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用各個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)便利。

2.LED元件的體積可以做的非常小，更加便于各種設(shè)備的布置和設(shè)計(jì)。

3.LED的發(fā)出的光線(xiàn)能量集中度很高，集中在較小的波長(zhǎng)窗口內(nèi)，純度高。

4.LED元件的壽命非常長(zhǎng)，普遍在5萬(wàn)-10萬(wàn)小時(shí)之間，即使是頻繁的開(kāi)關(guān)，也不會(huì)影響到使用壽命。

5.LED響應(yīng)時(shí)間非常快，在微秒級(jí)別。

6.LED的發(fā)光指向性非常強(qiáng)，亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。

7.LED在生產(chǎn)過(guò)程中不要添加“汞”，非常環(huán)保。

8.LED使用低壓直流電即可驅(qū)動(dòng)，對(duì)使用環(huán)境要求較低。

LED發(fā)光設(shè)備的這些優(yōu)點(diǎn)，不僅為其在日常照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為L(zhǎng)ED進(jìn)入顯示設(shè)備領(lǐng)域打造了一條充滿(mǎn)希望的道路。

不過(guò)，LED并不是從一開(kāi)始就擁有如此之多的優(yōu)勢(shì)，也是經(jīng)過(guò)了一段較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，下面我們就去看看LED從誕生到現(xiàn)在所經(jīng)歷過(guò)的發(fā)展變遷之路。