LED屏是一种用发光二管按顺序排列而制成的新型成像电子设备。由于其亮度高、可视角度广、寿命长等特点,正被广泛应用于户外广告屏等产品中。
采用LED光源进行照明,取代耗电的白炽灯,然后逐步向整个照明市场进军,将会节约大量的电能。近期,白色LED已达到单颗用电过1瓦,光输出 25流明,也增大了它的实用性。
发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,个商用二管产生于1960年。LED是英文LightEmittingDiode(发光二管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
发光二管的部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二管叫发光二管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳流向阴时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
光源特点
1. 电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源的电源,特别适用于公共场所。
2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 。
3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。
4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50%。
5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。
6. 对环境污染:无有害金属。
7. 颜色:改变电流可以变色,发光二管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿蓝橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,后为。
8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,一只LED的价格就可以与几只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二管构成。
发展历史
早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20 毫安时,光通量只有千分之几个流明,相应的发光效率约0.1流明/瓦。
70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。
应用
初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。另外,LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏,匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
应用范围
广泛应用于:广场、国庆庆典、休闲广场、大型广场、繁华商贸、广告信息发布牌、商业街、火车站、候车室、演艺、电视现场、展览场馆、演唱会现场等场所。