什么是半导体材料和半导体设备，什么是半导体照明

很多朋友对什么是半导体材料和半导体设备，什么是半导体照明不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

什么是半导体照明LED？发光二极管也叫发光二极管(简称led)。它是一种能将电能转化为光能的半导体发光器件，属于固态光源。在爱迪生发明白炽灯以来的100多年里，电光源照明经历了三个重要的发展阶段，这三个阶段的代表光源分别是白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯。现在普遍认为LED会发展成第四代光源，也就是半导体照明。

发光二极管的发展现状发光二极管(LED)是能将电能转化为光能的半导体发光器件，属于固态光源。LED于20世纪60年代初问世。当时的LED以红色为主，发光效率低，光通量小，只能用作指示灯和仪表显示。

随着芯片材料、结构和封装技术的不断进步，LED颜色的种类越来越多，光效也有了很大的提高。目前红色LED的光效可以达到100lm/W，绿色LED也可以达到50lm/W，单个LED的光通量可以达到几十流明。特别是近年来，高光效、高亮度白光LED的研制成功，使得LED在照明领域的应用成为可能。

在爱迪生发明白炽灯以来的100多年里，电光源照明经历了三个重要的发展阶段，这三个阶段的代表光源分别是白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯。现在普遍认为，LED将有望发展成为第四代光源，即半导体照明。

半导体发光二极管LED的特点是通过PN结实现电光转换的半导体器件。其特点如下：

1.1节能、环保无污染LED耗能少，随着技术的进步将成为一种新型的节能照明光源。目前白光LED的光效已经达到了25lm/W，超过了普通白炽灯的水平。按照目前LED技术的发展速度，预计到2005年白光LED的光效将达到50lm/W，到2010-2015年可能达到150 ~ 200lm/w，远远超过所有照明光源的光效。

此外，广泛使用的荧光灯、汞灯等光源中含有对人体健康有害的汞，这些光源和废弃灯具的生产过程会造成环境污染。LED没有这些问题，是一种‘干净’的光源。

1.2寿命长一般来说，普通白炽灯的寿命在1000h左右，荧光灯和金属卤化物灯的寿命不超过1000h，而LED的寿命可以长达数万h.1.3 LED为固态光源，采用环氧树脂封装，结构牢固。它的结构中没有玻璃灯泡、灯丝等容易损坏的部件，所以是固态结构，可以承受振动和冲击而不会造成损坏。

此外，LED作为照明的光源，还有一些可贵的优点，如：发光体接近点光源，便于灯具设计；发光响应时间短；易于制作薄型灯具，节省安装空间等。

综上所述，LED是符合绿色照明要求的光源。所谓“绿色照明”概念，就是通过科学的照明设计，采用高效、长寿命、安全、性能稳定的照明电器产品(电光源、灯具附件、灯具、布线材料、调光控制设备和光控装置)，改善人们工作、学习和生活的条件和质量，从而创造高效、舒适、安全、经济、有益的环境，充分体现现代文明的照明。

2发展照明用LED的关键技术是目前LED照明只能用于一些特殊场合。广泛使用的照明光源应该是白光LED，但是国内外研发的白光LED在光效、功率、价格等方面都不够高。如果目前要求彻底替代白炽灯或荧光灯，还有一些技术问题需要解决。

(1)首先是发光效率。提高LED发光效率最重要的途径是改进半导体发光材料和LED芯片的结构和制造工艺。因为这部分工作需要扎实的理论研究基础和先进的半导体工艺设备，所以开展这项研究工作并不容易。

(2)大功率的问题。作为照明，单个LED输出的光通量必须足够大。为了增加LED的光通量，必须首先注入足够的电功率。但是LED芯片的温升不能太高，否则性能尤其是使用寿命会受到很大影响。显然，大输入功率的LED器件和灯具的设计，除了芯片大之外，还需要良好的散热结构。现在国外一些著名公司已经设计开发了一些特殊的LED器件结构，并取得了良好的效果。

(3)由于普通LED发出的光相对集中在一个很小的立体角范围内，普通灯具中的反光板不再是必要的光学元件，透镜往往被用作准直光学元件。例如，凸透镜或菲涅耳透镜用于产生平行光束。然后，光束被枕形透镜和楔形棱镜重新漫射和偏转，以产生满足各种照明标准要求的光分布。这需要为LED照明灯设计独特的二次光学系统。

(4)由于LED照明需要由多个LED灯管组成，其参数离散性也是一个技术问题。除了预选和分类，还需要设计合理的灯具结构(包括LED排列和位置布局)，研究合适的驱动电路，防止偶然的能量集中烧毁部分LED。

(5)此外，当多个led形成照明器材时，不可避免地将led并联和串联连接。在使用过程中，只要有一个LED短路或者开路，就会造成整片或者整个LED熄灭，影响照明效果。因此，有必要研究简单、廉价的保护电路，将这种不利影响降到最低。

(6)鉴于LED对散热条件要求较高，如果管芯结温超过标准限值，会导致不可逆的光强衰减。因此，除了足够的散热措施外，还必须有合理的电路设计和布局，才能使LED保持良好的工作状态，发挥其长寿命的优势。

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