摘要：高亮度白光led面世后,隨著光效的逐步提高,其應(yīng)用從顯示領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到照明領(lǐng)域,并且發(fā)展迅速,被視為第三代節(jié)能環(huán)保型的照明產(chǎn)品。
闡述了白光led單管的原理、發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,介紹針對(duì)高亮度白光LED直流照明系統(tǒng)所作的一些實(shí)驗(yàn)及研究工作,包括LED矩陣工作點(diǎn)的選擇和結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：發(fā)光二極管（LED）；照明；節(jié)能；環(huán)保；

自19世紀(jì)愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈開(kāi)始，照明成為電力行業(yè)的一大組成部分，其在電力消費(fèi)中的比重也逐年增加。上個(gè)世紀(jì)90 年代開(kāi)始，我國(guó)照明用電的年增長(zhǎng)更是在15% 以上。隨著白光LED (Light-emittingDiode) 二極管的出現(xiàn)以其光效和亮度快速提高，LED從傳統(tǒng)的航海、公路標(biāo)志等顯示領(lǐng)域迅速擴(kuò)展到照明領(lǐng)域，并且在該領(lǐng)域受到越來(lái)越廣泛的重視，被視為第三代節(jié)能環(huán)保型的照明產(chǎn)品。

高亮度白色LED 用于照明系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）壽命長(zhǎng)

LED 的壽命長(zhǎng)達(dá)10 萬(wàn)h，而白熾燈的壽命一般不超過(guò)2000h，熒光燈的壽命也不過(guò)5000h左右。

（2）效率高

相對(duì)于傳統(tǒng)的第一代照明光源白熾燈，LED 的功耗只有前者的10％～20％。

（3）綠色環(huán)保

與廣泛使用的第二代照明熒光燈相比，LED 不含汞、無(wú)頻閃，是一種環(huán)保光源。

（4）耐低溫

環(huán)境使用溫度在-40～70℃，環(huán)境適應(yīng)性非常強(qiáng)。

另外，由于LED 是直流供電器件，很容易制成直流燈具，廣泛應(yīng)用于直流系統(tǒng)，如太陽(yáng)能供電產(chǎn)品。

1 白光LED

1.1 發(fā)光原理

LED 外施電壓后在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生受激電子躍遷光輻射。按照不同半導(dǎo)體基本材料的物理特性，所產(chǎn)生的光波長(zhǎng)是不同的。發(fā)光二極管的實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是P-N結(jié)，在半導(dǎo)體P - N 結(jié)通以正向電流時(shí)注入少數(shù)載流子，少數(shù)載流子的發(fā)光復(fù)合就是發(fā)光二極管的工作機(jī)理。半導(dǎo)體P-N 結(jié)發(fā)光實(shí)質(zhì)為固體發(fā)光，而各種固體發(fā)光都是固體內(nèi)不同能量狀態(tài)的電子躍遷的結(jié)果。

半導(dǎo)體材料的發(fā)光機(jī)理決定了單一LED 芯片不可能發(fā)出連續(xù)光譜的白光，必須以其它的方式合成白光。通常產(chǎn)生白光的方式有兩種：一是用單色光激發(fā)熒光粉發(fā)出其他顏色的光，最終混合成白光；二是采用將幾種發(fā)不同色光的芯片封裝在一起的方法，通過(guò)這些色光的混合，構(gòu)成發(fā)白光的LED。這兩種方法在實(shí)踐中都有運(yùn)用。

從結(jié)構(gòu)來(lái)分，白光LED 分為單芯片型、多芯片型(雙芯片型和三芯片型)