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發(fā)光二極管,稱為L(zhǎng)ED,已存在多年。 LED的行為類似于普通二極管,因?yàn)樗鼈兙哂信c正向電流相關(guān)的正向壓降。早期的LED僅在紅外(IR)光譜中發(fā)射輻射。后來,使用各種III-V化合物,如鋁鎵鋁(AlGaAs),出現(xiàn)了可見的紅色LED。此后不久,其他顏色,如黃色,琥珀色和綠色。更多顏色的突破來自藍(lán)色LED;最初,這是碳化硅。這些早期LED的應(yīng)用在很大程度上限于低功率顯示器,因?yàn)檩敵鍪怯邢薜?LED技術(shù)的突破為各種各樣的高功率照明應(yīng)用打開了大門,這些應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化。這一新一代產(chǎn)品采用鋁銦鎵磷(AlInGaP)基板,可發(fā)出更高功率的紅光或琥珀色光強(qiáng)度。緊隨其后的是在銦 - 鎵 - 氮(InGaN)襯底上構(gòu)建的其他顏色,例如綠色和藍(lán)色。現(xiàn)在可以通過使用適當(dāng)?shù)幕旌虾投喾N顏色的過濾來實(shí)現(xiàn)全色譜,包括白色。今天,琥珀色,紅橙色和紅色的顏色通常來自AlInGaP襯底,而寶藍(lán)色,藍(lán)色,青色,綠色和白色來自InGaN襯底。電能轉(zhuǎn)換為光能的轉(zhuǎn)換效率非常重要。今天的LED效率在10%到20%之間變化。其余的能量轉(zhuǎn)化為熱量。這種熱量必須有效消散,因?yàn)長(zhǎng)ED管芯的結(jié)合溫度必須保持在-40°C至+ 125°C之間。包括鎢鹵素類型在內(nèi)的白熾燈的可見光效率僅為4%至10% 。
它們發(fā)出廣泛的,幾乎連續(xù)的能量譜,不僅包括可見光,還包括紫外線(UV)和紅外線(IR)作為無法使用的熱量。從技術(shù)上講,只有15%到20%的白熾燈的能量直接轉(zhuǎn)化為熱能;由它們產(chǎn)生的令人驚訝的大量熱量是由周圍區(qū)域吸收的IR輻射引起的。這種熱量可以從燈中反射出來,但如果燈前面有透鏡或?yàn)V光片,則會(huì)產(chǎn)生熱量。使用白熾燈獲得不同顏色的唯一實(shí)用方法是使用濾光片。 LED不是這種情況。 LED產(chǎn)生相當(dāng)窄的光譜,因此與具有濾光器的白熾燈相比,本身在將電能轉(zhuǎn)換為特定顏色方面更有效。相同的流明輸出需要較少的電能量,因?yàn)闉V波器會(huì)
大幅衰減光輸出。因此,彩色LED是獲得彩色光的最有效方式。白光LED具有與白熾燈相同的效率,但效率低于熒光燈。白色LED比大多數(shù)已知的白色光源具有特別的優(yōu)勢(shì);這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壽命更長(zhǎng)。許多白熾燈的額定壽命為750小時(shí)至2000小時(shí)。包括類似緊湊型白熾燈類型的熒光燈可提供8000至12,000小時(shí)的壽命。所有這些燈都有燈絲。由于斷絲而導(dǎo)致的“開 - 關(guān)”循環(huán)次數(shù)越長(zhǎng),燈壽命越短。另一方面,白色LED沒有燈絲,因此沒有這種故障模式.LED,無論顏色如何,如果它們的電流和溫度限制都被注明,它們的壽命非常長(zhǎng).Lumileds Lighting LLC? [1,2]已發(fā)布生命周期數(shù)據(jù),在50,000小時(shí)后,LED將具有原始光輸出的70%或更多。使用已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)的工程經(jīng)驗(yàn)法則,并繪制在半對(duì)數(shù)圖表紙上,LED預(yù)計(jì)在100,000小時(shí)后具有原始光輸出的50%或更多。正常年份為8736小時(shí),閏年為8760小時(shí),相當(dāng)于每年8742小時(shí)。計(jì)算超過11年和5個(gè)月的連續(xù)服務(wù),光照大于初始產(chǎn)量的50%。
請(qǐng)記住,為了獲得最大壽命,LED必須在制造商規(guī)定的電流和二極管結(jié)溫限制范圍內(nèi)運(yùn)行。 LED應(yīng)該用于需要極長(zhǎng)壽命且燈泡更換成本非常高的地方。
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