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使用新型光源LED好在哪?

科普小知识2022-07-12 16:57:11
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全球能源供应日益紧张,但需求日益增加。节能已成为世界各国不可忽视的重要课题。发光二极管以其节能照明、分布均匀、可靠性高、寿命长、减少二氧化碳排放等节能环保特性,再次赢得了发达国家的关注。谈到发光二极管,许多人可能不熟悉它。事实上,它无意识地深入到我们的日常生活中,比如饮水机、电话、电视、手机、MP3等等。只要是电器,就很难不使用发光二极管。只要稍加注意,红色的小光点就是发光二极管的影子。

发光二极管的全称是发光二极管,中文叫发光二极管。它是在20世纪50年代后期发展起来的。1968年,惠普开始大规模生产。在早期,只有暗红色的电子产品指标。1992年,镍铬合金突破了蓝色发光二极管技术的壁垒,逐渐发展出多种颜色,大大提高了亮度,并以显示器、贴片等多种包装形式渗透到生活的各个方面。

使用新型光源LED好在哪?

发光二极管灯箱

良好的能量转化率和节能性

要解释发光二极管的节能效果,我们必须先谈谈传统的白炽灯泡。现代白炽灯泡的寿命约为1000小时。虽然它给我们的生活带来光明,但事实上,它的能量转换效率很低。90%的发射能量将转化为热能,然后消失在空气中。只有10%会成为我们生活中提供便利所需的光能。“发光”只是灯泡产生热能的副产品。由于发光二极管发出的光源是冷光,即没有热能的光,即能量转换效率非常好,不会浪费多余的能量,这在节能方面具有重要意义。

让我们谈谈耐用性和可靠性。白炽灯泡的寿命约为1000小时,这几乎是现代工业技术的极限,因为灯泡中的钨丝在高热破坏下无法逃脱脆化的命运。然而,发光二极管不发热,不会因高热而降低使用寿命,而且,发光二极管体积小,需要几个到几十个发光二极管来代替灯泡的工作。换句话说,当一个或两个由发光二极管组成的光源出现故障时,原有的效率不会受到影响,可用性大大提高,更换的机会大大减少。

由第三组和第五组元素组成

发光二极管是一种化合物半导体元件,主要由第三族元素(铝、镓、铟)和第五族元素(氮、磷、砷)组成。当以小电流通过正负二极管的PN结时,由于电子和空穴的结合,它可以发光。当正向电流通过时,发光二极管发光,反向电流通过时,发光二极管关闭。与传统的钨丝灯泡或荧光灯管相比,该发光二极管冷光、亮度高、体积小、省电、无碳、无汞排放,使用寿命可达数万小时至10万小时。

发光二极管发出的颜色取决于电子和空穴组合释放的能量,并由所用的半导体材料决定。根据所使用的材料,能级使光子能产生不同波长的光,如蓝色、绿色、红色、白色和其他眼睛能接收的颜色,以及不可见光,如红外二极管。相同材料的波长非常接近,每个发光二极管的光色非常纯净。与各种颜色混合的传统光源相比,发光二极管是一种数字光源。

按亮度可分为普通亮度的传统发光二极管、高亮度发光二极管和超高亮度发光二极管。一般亮度主要应用于消费电子和家用电器上的指示灯,这是一种传统应用,而高亮度应用于移动电话、背景灯和户外广告牌。

发光二极管电压低,可在室温下工作。

发光二极管照明的原理不同于普通荧光灯和白炽灯。白炽灯泡必须在高于3000度的高温下工作,荧光灯必须使用高电压来激发电子束,但发光二极管只需要2至4伏的电压,并能在常温下正常工作。此外,由于极性恒定,发光二极管寿命可达10,000小时以上。

不同颜色的发光二极管有不同的用途。随着白光发光二极管的出现,它具有效率高、功耗低(约为白炽灯的1/8和荧光灯的1/2)、寿命长(超过10000小时,是荧光灯的10倍)、反应速度快、硬度高、不易损坏等传统光源无法比拟的优点。它被认为是21世纪的一种新光源。所谓的白光不是指单一颜色的光,而是多种颜色的混合光。在人眼可见的白光形式中,需要混合至少两种颜色的光,包括两波长光(蓝光+黄光)或三波长光(蓝光+绿光+红光)。后者在未来更有希望。如果将来生产成本降低,有望逐步取代传统的照明灯具。

其应用领域也非常广泛,如小手电筒照明、液晶背光(汽车、音响仪表板、手机背光)、交通信号灯和指示板、室内照明,以及船舶、飞机、汽车内部照明等。

减轻温室效应,减少环境污染

与普通照明设备相比,白光发光二极管除了省电外,还具有寿命长、不发热的优点。在废物回收方面,它也比现有的荧光灯更安全、更环保。价格高是白色发光二极管没有普及的主要原因。

白色发光二极管的最大好处是它可以节约能源和减少污染。目前,白光发光二极管的发光效率比传统白炽灯泡高1倍以上,未来可提高到10倍以上。假设在一个拥有3000万人口的发达地区,25%的白炽灯泡和100%的荧光灯被白色发光二极管取代,估计每年可以节约110亿千瓦时的电力,这大约是一个核电站的年发电量。

此外,防止温室效应和保护地球环境也是白色发光二极管照明的目标。由于节能白光发光二极管可以减少发电厂对原油的使用,发电过程中产生的二氧化碳排放量也将大大减少,大大有助于减少温室效应和绿化地球环境。根据国外的估计数据,使用白光发光二极管照明技术将使全球二氧化碳排放量每年减少25亿吨。

LED因其节能、轻质、环保等优点,被认为是现代最节能的照明技术之一。发光二极管既能节约能源,又能减少温室气体排放。初步估计显示,如果该国所有照明设备都由发光二极管取代,可以节省41%的电力。再加上用发光二极管完全取代交通灯的节能效果,每年的节电将是一个惊人的数字。