未来重要光源——发光二极管，本文主要内容关键词为：光源论文,未来论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在电灯发明之后的100多年里，照明技术的不断发展使白炽灯和荧光灯面临着严重的威胁。特别是发光二极管技术的逐步成熟，引发了照明光源的一场技术革命。不仅仅是红绿灯，在大型屏幕显示、室内照明、汽车车灯、广告标志等所有需要光亮的地方，发光二极管都将取代传统的照明设备，成为未来的重要光源。
发光二极管（Light—Emitting Diode，简称LED）是一种直接把电能转化为光能的发光器件。发光二极管的结构主要有pn结芯片、电极和光学系统。我们知道，发光是一种能量转换现象。当系统受到外界激发后，会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态；当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时，如果多余的能量以光的形式辐射出来，就会产生发光现象。当在电极上加以正向偏压之后，电子和空穴将分别注入p区和n区，在非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。电子和空穴之间的能量差越大，产生的光子的能量就越高。能量（能量级差）大小不同，产生光的频率和波长就不同。相应的光的颜色就不同，故发光二极管可直接发出人眼可看到的红、橙、黄、绿、蓝等颜色的可见光及近红外的不可见光。第一只发光二极管产生于20世纪60年代，其基本用途是作为电子设备的指示灯。近年来，为了充分发挥发光二极管的照明潜力，科学家开发出能用于照明的新型发光二极管灯泡。我国发光二极管产业于上世纪90年代初兴起，近几年不断获得新的突破，应用范围不断拓宽，市场发展迅速，已成为新世纪极具发展潜力的电子产业之一。
半导体发光二极管与传统的光源相比有很多优点。它与传统灯泡发光机理不同，传统的灯泡是先发热，后发光，而发光二极管只产生很少的热量，所以工作电流小、能耗更低；并且结构简单、体积更小、更轻、使用方便；对工作条件要求低，在高温和低温环境下都能正常工作；其耐冲击、抗振动性能也不错，所以寿命更长。发光二极管在使用电压为1～2V的情况下，寿命可达10万小时，即可连续点燃一百多年，这是任何光源均无法比拟的；发光二极管还容易控制，其发光亮度可以通过工作电压（电流）的大小来调节。在很宽的工作电流范围内，发光二极管的发光亮度与工作电流大小成线性关系，这使得利用发光二极管制备的器件也比较容易控制；用发光二极管传播信息速度快，显示内容与计算机监视器窗口上的内容实时同步，可以即编即现，简捷方便。尽管它的造价比传统的灯泡昂贵，但是它的优点完全可以抵消其较高的价格（即它具有更高的性价比）。
目前，发光二极管在生活中的应用范围越来越广，比如，发光二极管显示屏作为信息传播的一种重要手段，已被用于企事业单位的信息发布、通信线路、电力调度及供电线路监控、交通管制、证券交易、商品广告、大型体育场馆等领域，成为信息社会的一个闪亮标志。它将会取代现有的手机液晶屏幕和电脑液晶屏幕。一块指甲盖大小的有机发光二极管，在接通了普通干电池电源后，便会发出耀眼的单色黄光，这种产品不需要背光，所以有机发光二极管显示屏可以比液晶显示屏更薄。另外，有机发光二极管显示技术还可以在塑料等一些柔性材料上使用，使电脑屏幕可以像窗帘一样能任意拉起放下，且显示效果比液晶显示器更清晰、柔和，甚至在日光照射下画面仍然清晰。这使得有机发光二极管显示器比目前“唱主角”的液晶显示器的造价更低，耗电量更少，使用更方便。专家预测，采用有机发光二极管显示屏的手机产品将在2～3年后出现，5～10年后，笔记本和台式电脑都将采用无视角限制、反应速度更快的有机发光二极管显示屏。
发光二极管技术也被发展应用于打印机，这种打印机具有小巧、光学系统简单、速度快、分辨率高以及行宽方向设计自由度大等诸多方面的优势，这是激光打印机所无法比拟的。更重要的是。发光二极管技术解决了激光打印机打印速度和解像度的矛盾。
最近，日本一家大型化学公司开发出一种利用发光二极管种植蔬菜的新技术。用发光二极管代替日光灯照射蔬菜具有明显优势，因为它可发出红、绿、白等不同颜色的光，种植者只需调整不同的色光，就可高效地生产蔬菜，如红光可使作物光合作用更为活跃，蓝光可使萝卜根部变大。而调整不同色光照射的时间，可缩短作物的生长期，营养更丰富，口味更好，产量也更高。
此外，常见的发光二极管器件还应用于汽车防雾灯、尾灯、新型交通红绿灯、航班警告灯、跑道灯等。在光纤通信系统中，发光二极管还可以替代激光器作为光源，不但可以大大降低整个系统的成本，而且其工作寿命要比激光器高10倍以上。
但是，由于亮度和颜色等原因，发光二极管目前还不能用于普通的照明，解决照明问题正是发光二极管一个非常重要的发展方向。广泛使用发光二极管照明，能缔造更多创新的照明房间、照明建筑物及照明产品。到那时，你可以随手调节刻度盘以得到你认为最适宜的照明状态。另外，它还能节省能源，减少全球石油、燃气及核电的消耗量，有效降低温室气体排放量。我们相信，在未来光源中，发光二极管灯泡必将脱颖而出，成为照明领域的一颗新星。