想象一下收到一个灯泡作为礼物会是什么样的情形。用于替代螺旋灯泡的LED灯稀少而昂贵,我居然在去年圣诞节的时候收到了这样一份礼物。不过我们正逐渐走向这样一个交叉路口:LED灯将越来越普及,价格越来越便宜,到一定程度时,它们将担负起为世界照明的重担。 我们并不是简单地将采用LED技术的新型灯泡状物体扭进旧装置中。今后再也没有必要把光源看成是一次性物品。很快,灯泡(包括点亮的部分)的使用寿命将超过灯泡用户的寿命。此外,由于LED灯是瞬时开启和关断的,并且电源周期不会造成其使用寿命缩短,因此我们可以只在需要时打开LED灯。
这对于使用光学望远镜的天文学家来说是一个潜在优势,对于城市和建筑所有者来说则有可能实现大幅节能。甚至最后警察和私人保安都倾向于只在响应运动**时才打开夜间照明灯,因为这种灯可以帮助他们分辨坏人在哪里。不过,这种技术确实处于其发展的初期阶段,它需要一些时间来逐渐适应。
LED的物理原理 任何二极管处于传导状态时,无论电子与空穴何时复合,都会以光子的形式散发一定的能量。光色(光子的能量)取决于半导体材料的能带隙。砷化铝镓(AlGaAs)和其他材料发红光。氮化铟镓(InGaN)发绿光。硒化锌(ZnSe)发蓝光。
可以通过整合红光二极管、绿光二极管和蓝光二极管来产生白光。不过,我们非常熟悉的高亮度(HB)白光二极管整合的是蓝光InGaN二极管和黄 色荧光粉(一般为掺铈钇铝石榴石,Ce3+:YAG)。
当
白光LED使用荧光粉时会发生非常有意思的、有用的事情。在称为斯托克斯(Stokes)位移的量子效应期间,荧光粉层发出的光子所具备的能量低于其从蓝光LED吸收的光子的能量(图1)。在高亮度白光LED中,一小部分蓝光发生斯托克斯位移后具有更长的波长。这是好事情,因为这使得LED厂商可以使用许多不同颜色的荧光粉层,从而扩展发射光谱,有效地提高LED的显色指数(CRI)。