2010年第12期大眾科技No.122010(總第136期)DA ZHONG KEJI( Cumulatively No 136)LED原理與應(yīng)用楊先廣州市高級技工學(xué)校,廣東廣州510410)【摘要】節(jié)能環(huán)保是當(dāng)今社會發(fā)展的熱點,各種節(jié)能措施和技術(shù)不斷涌出。文章詳細介紹了LED技術(shù)的發(fā)光和節(jié)能基本原理,并闡述其在日常生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用【關(guān)鍵詞】節(jié)能;PN節(jié);LED;應(yīng)用【中圖分類號】TM923【文獻標識碼】A【文章編號】10081151(2010)12-011402節(jié)能、環(huán)保、諴排是當(dāng)今社會發(fā)展的熱點問題。這里所光二極管的,目前用得較多的是GaP(磷化稼), GaAsP(磷砷化要講述的是節(jié)能領(lǐng)域中一種新的產(chǎn)品發(fā)光二極管( Light稼)等。通常的LED結(jié)構(gòu)見圖3。Emitting diode,簡稱寫為LEDn)。與普通的白熾燈、日光燈(二)LED的優(yōu)勢相比,要達到相同的照明效果或亮度,其能耗只有后者的與目前大量使用的白熾燈、日光燈、高壓汞(鈉)燈等1/10,而壽命確能達到后者的10倍。在能源供應(yīng)日趨緊張的相比,LED具有以下的優(yōu)勢今天具有十分重要的意義。我國目前照明消耗的電能約占電1.發(fā)光效率高節(jié)能效果明顯。要達到相同的照明度,LED力總消耗量的1/6,若是其中之1/3的白熾燈被LED代替,則消耗的電能只有白熾燈的10%,在能源緊缺的今天具有較大的每年可節(jié)約用電10度,這相當(dāng)于三峽電站一年的發(fā)電量。經(jīng)濟效益。而在美國若其白熾燈中的50%用LED代替,則每年可以節(jié)約2.使用壽命長。傳統(tǒng)的馬路照明使用的高壓燈一年半左50億美元,減少7.5億噸二氧化碳的排放。因此LED被譽為右要更換一次,而大功率的LED光源則可以使用10年以上21世紀最具競爭力的固體光源。使用壽命是普通照明燈具的10倍(一)LED的原理3.安全可靠。LED具有工作電壓較低、密封性好、體積小簡單地說在一塊本征半導(dǎo)體的兩邊通過不同的摻雜分別沒有易碎的玻璃、抗震性好等特點,因此使用時安全可靠做成P型和N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體中空穴為多數(shù)載流子,N4.單色性強、無頻閃現(xiàn)象。目前在這一領(lǐng)域中已開發(fā)出型半導(dǎo)體中電子為多數(shù)載流子。由于濃度差,這兩種載流子單色性好的紅、橙、黃、藍、綠LED,應(yīng)用于交通指示、夜景會自發(fā)向?qū)Ψ絽^(qū)域擴散。因為空穴帶正電,電子帶負電,所裝飾照明等有特殊需要的場合,不久前高亮度的白色LED也以兩種載流子會在交界面復(fù)合,從而在交界面兩側(cè)形成一個研發(fā)成功,可用于普通照明領(lǐng)域。由于其發(fā)光時無頻閃現(xiàn)象空間電荷區(qū),其電場方向由N指向P,這就是ⅣN節(jié)。這個內(nèi)能有效保護人的視力。電場的形成阻礙了多數(shù)載流子的擴散運動,因此一定溫度下(三)LED的應(yīng)用PN節(jié)的尺度是確定的(見圖1)。們的生產(chǎn)生活。在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用進人LED作為新型、高效、節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)品,正悄然走辶當(dāng)N節(jié)外加正向電壓時(P型半導(dǎo)體接電源正極,N型半導(dǎo)體接電源負極),外電場與內(nèi)電場作用,總的效果是削弱1.交通指示信號內(nèi)電場,從而空穴和電子可以再向?qū)Ψ絽^(qū)域擴散形成穩(wěn)定的在交通指揮中,要大量用到紅、黃、綠色的信號燈,LED電流。此時高能態(tài)的電子與空穴復(fù)合時就把多余的能量以光的單色性能滿足這一要求。目前這一鄰域的大部分燈具都是的形式釋放出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)化成光能(見圖2)。當(dāng)LED的產(chǎn)品(見圖4)。然在發(fā)光二極管的PN節(jié)上加反向電壓(P型半導(dǎo)體接電源負極,N型半導(dǎo)體接電源正極),由于內(nèi)電場被加強,所步阻止了多數(shù)載流子的擴散運動,電路不能導(dǎo)通就不能發(fā)光。P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體圖4LED交通指示燈圖2.夜景照明在城市中,一些重要的建筑、商業(yè)中心、休閑娛樂場所不氧村肌等在夜間需要用各種不同顏色的燈光進行裝飾。以前大量使用的是霓紅燈,存在制作工藝難度大、玻璃部件過多易碎工作電壓高、能耗大等弊端和安全隱患。現(xiàn)在在政府的大力推動下,越來越多的LED產(chǎn)品應(yīng)用到夜景照明中。如上海的東方明珠電視塔,全塔的光導(dǎo)點現(xiàn)已換成了LED燈,且夜間值得注意的是,不是所有的半導(dǎo)體材料都能用來做成發(fā)按舊,每天因此而節(jié)約下來的電夠800多戶居民使用4圖3光彩依M凵中國煤化工【收稿日期】2010-08-30CNMHG【作者簡介】楊先(1977-),女(白族),云南大理人,廣州市高級技工學(xué)校教師,從事電子技術(shù)教學(xué)和研究1143.特種照明在機場、地鐵等地經(jīng)?？吹嚼秒娮优铺崾镜南嚓P(guān)信息在一些特殊場場合,如軍事和醫(yī)療上,需要光源無紅外為出行的人提供相關(guān)的信息,給大家?guī)矸奖恪Ｆ鋵嵾@種電幅射和熱輻射。若采用普通的光源則很難達到要求,采用LED子牌就是利用LED來制作的。在一些商業(yè)區(qū),戶外的電子廣后則可以消除這些弊端。采用LED照明的軍用車輛,能在夜告墻小的有幾平米,大到幾十平米,其基本元件也是LED,通間行使時更具隱蔽性和安全性。手術(shù)室的照明若采用LED則過相應(yīng)的控制電路,讓這數(shù)千數(shù)萬個LED發(fā)出不同顏色的光能滿足不發(fā)熱、無重影的良好效果(見圖5)。就能顯示出很流暢的圖像(見圖8)。最客至上圖5LED醫(yī)用無影燈4.作為背光源在液晶電視、手機等顯示屏后大多采用LED作為背光源。圖7LED電子廣告牌普通螢光燈、日光燈發(fā)光響應(yīng)時間一般為毫秒級,而LED則值得一提的是近年來該領(lǐng)域發(fā)展的一種新思路一太陽能能達到納秒級,從而使電視圖象看起來更加流暢和鮮明。并與LED的結(jié)合。在一些生活小區(qū)、公園、景區(qū)等地,已出現(xiàn)且能有效節(jié)約用60%以上的電能(見圖6)利用太陽能電池板對LED進行供電的示范工程。這種照明是獨立成系統(tǒng),不需要從電網(wǎng)獲得能量。從而進一步拓寬了太陽能和LED的應(yīng)用,能取得更好的節(jié)能效果(見圖8)圖6LED背光源電視5.城市道路照明LED在開始研發(fā)階段其功率只有幾毫瓦,而目前國內(nèi)的很多LED產(chǎn)家都能生產(chǎn)出單燈功率超過200瓦的產(chǎn)品。上海圖8LED與太陽能結(jié)合照系統(tǒng)明北京、杭州等城市已決意采用高效節(jié)能的LED來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的【參考文獻】高壓鈉(汞)燈做為夜間道路的照明(見圖7)。[]呂慧敏蔡永泉.節(jié)能高手——LED的應(yīng)用U現(xiàn)代顯示200670:4951[2]劉向陽發(fā)光二極管(LED)和背光源透視U光源與照明,20084:1417.[3]屠大維吳仍茂楊恒亮等.LED封裝光學(xué)結(jié)構(gòu)對光強分布的影響U光學(xué)精密工程200816(5:833837.[4]王春麗LED光源的電視應(yīng)用信息通訊20085757[5]孫建領(lǐng)⊥LED光源在礦井工作面照明燈中的應(yīng)用U半導(dǎo)體圖7LED背光源電視技術(shù),20083(12):1062-10656.電子廣告牌上接第122頁)事物以便學(xué)生形成表象。演示能使學(xué)生從貫徹啟發(fā)式教學(xué)思想,其目的就是充分調(diào)動學(xué)生課堂思維的感性上認識一定的客觀事物,為理性認識打下基礎(chǔ)。演示分積極性,掌握物理思維的基本方法,培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生質(zhì)疑提為靜物演示和動態(tài)現(xiàn)象演示,前者包括實物、模型、圖片等問、求異思維的能力,培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)科精神。的演示,后者包括實驗演示、活動圖像演示。問題方法:學(xué)(四)物理教師自身的素養(yǎng)習(xí)的過程實際上是一個提出問題、分析問題和解決問題的過作為一名物理教師不但要有豐富的知識,有嫻熟的教學(xué)程。學(xué)習(xí)應(yīng)該從提出問題開始,在分析問題過程中得以發(fā)展,技能和方法,還應(yīng)當(dāng)有良好的素養(yǎng)。不但以物理知識和教學(xué)并從解決問題中獲得能力。問題的提出一般有兩種方式方法來征服學(xué)生,贏得學(xué)生的尊重和信賴,還應(yīng)當(dāng)以個人魅種是由教師提出的。教師根據(jù)教學(xué)需要和教學(xué)內(nèi)容的特點精力來贏得學(xué)生的喜愛心設(shè)計問題,誘導(dǎo)學(xué)生深入思考;另一種由學(xué)生提出,教師應(yīng)鼓勵和提倡,并有意識培養(yǎng)學(xué)生大膽提問。物理學(xué)是一門【參考文獻以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),物理教學(xué)也應(yīng)以實驗為基礎(chǔ),應(yīng)[間金鐸田世具中學(xué)物理教學(xué)概論M高等教育出版重視為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造一個良好的物理環(huán)境,將有關(guān)的物理社,1990.中國煤化工現(xiàn)象和過程充分地、真實地展現(xiàn)于學(xué)生面前,讓學(xué)生感知以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,培養(yǎng)學(xué)生動手操作、運用實驗3]許國梁中學(xué)m球則氏我同山[2]閻金鐸中學(xué)CHG版社200方法研究物理問題等方面的能力。在課堂教學(xué)中要自始至終