LED燈 的原理 及 發明者 - 社會議題
By Ivy
at 2006-10-01T00:00
我只知道電燈是愛迪生發明的，一直很想問LED到底是怎麼做出來的
是用什麼原理
LED做為有效率的光源對大多數的人們，LED這個名詞僅與經常在電子設備上所看到的小型指示燈相關，例如：收音機和遙控器。雖然LED是在1960年代後期開發出來的，而研究人員和開發者，卻花費了近三十年製造用此一科技的白光。然而在此期間，有顏色的LED之強度顯著地增加釵h，允野早抭Q用在很多樣的應用上。在1990年代的後半期間，LED開始在交通號幟上取代了白熾燈。在此一應用方面，與其對應的白熾燈比較，LED已顯示可節省超過80％以上所用的能源。如此大的能源節約可被實現，是因為傳統的彩色的號幟，在白熾燈上須用光學的濾器。這些濾器吸收，並浪費了顯著的由光源所產生的一部分的輻射能源。另一方面來說，LED以一個狹窄波段來發光，因而可以有效率地產生彩色的光。當LED在交通號幟上取代白熾燈時，它們不只是以能源效率來展露；事實上，一些製造商宣稱他們的LED可維持十萬小時。當白光LED技術逐步進化時，產業界專家預期LED將可能使照明工業產生突破性的變革，包括：在照明的領域。聽到這個後，一些早期的採用者很快地就創造了一種光源，使用5mm 白光LED陣列包裝在一個燈殼內。這些「LED燈泡」模仿標準的白熾燈泡，而且他們的製造者宣稱，他們是較白熾燈更有能源效率的，而且像他們的彩色對手一樣可持續十萬小時。這導致釵h人相信，白光LED是準備好去取代白熾燈了。白光LED的壽命然而，現實卻無法實踐初期的宣示。在2000年代初期，研究人員的發表顯示，這些5mm 白光LED的光線輸出下降地非常迅速。在僅約6000小時內，光線的輸出下滑到其初始值的一半以下（Narendran et al. 2000 and 2001a）。僅管有這項資訊，以及陶多多的文章已顯示，5mm的白光LED非常快地衰減，很多製造商仍繼續宣稱他們將可持續十萬小時。另一篇最近的刊物顯示，甚至於不同的彩色5mm LED，隨著時間變化而不會以同樣的方式衰減(Narendran et al. 2001b)。這些LED是在一溫度控制的房間中測試的，而他們是被裝設在印刷電路板上。紅色LED的光線輸出，是以較白光LED慢甚多的速率衰減，而綠光和藍光LED則以中等的速率衰減。LED是封裝在一個與外界隔離的燈具中，在其中周遭的溫度是較在溫度控制的研究為高一些，而將遭受到更高的衰減速率。所以，所宣稱的LED燈具，以包裝的陣列5 mmLED，白色或彩色的，其有十萬小時壽命是騙人的。這些LED的確是可維持十萬小時，但是他們的輸出可能不夠用於燈具的原定之應用了。五千小時之可用的壽命，對於5mm LED燈具來說可能是更為貼切的。較新的LED封裝標準的5 mm LED封裝原是被設計用在指示燈的應用，但是在操作時，他們的設計不允釵?/SPAN>LED晶片，有足夠之熱傳導以維持冷卻。當晶片的溫度升高時，這個裝置會更快速地劣化。另一個問題是5mm 的白光LED，會使樹脂黃化而減低了光線的輸出，並且增加光線輸出的劣化速率。然而樂觀是有理由的；較新的高必vLED封裝已被設計用在照明的應用了。這些高必vLED，每一裝置產生十到二十倍更多的光通量，而與5 mm的封裝相比更為有效。此外，一份近期之刊物已顯示，新高必v白光LED封裝之流明的劣化，與5 mm封裝相較已降低相當地多了(Narendran et al. 2001b)。一些製造商經由適當地吸收熱量，並將LED封裝在不會隨時間劣化的材料，似乎已解決了劣化的問題。即使是傳統的光源，例如：白熾燈、鹵素燈、螢光燈和金屬鹵化物燈，均展現出在他們的操作壽命期間之光線輸出衰減。顯示不同的白色光源，其光線輸出隨時間變化的比較。高必v的LED有非常低的光線輸出劣化，根據的初步數據，在裝置的架構的進步，光線的吸收和散熱已使得高必vLED能有所進展，它提供了改善的發光幼纂A並提高了照度的維持度。這些進步已使徥白光LED科技更有用於一般照明的應用的可能性了。假若LED工業能夠維持這些進步的趨勢，在未來的五至十年間，固態照明將可有明顯的市場突破。未來在照明的LED以LED弁鄋穛{之改善，固態照明正吸引了更多由照明界來的注意力。一般照明的市場是很巨大的，但是突破那個市場將需要更高價的LED產品。製造商將必須繼續致力於更長壽命的白光LED，並有著更高的幼纂B更高的照明通量和改善的顏色性質。照明研究中心（Lighting Research Center）現正在確認一些參數，其可以被改善以提供為人們可接受之有品質的照明。使用LED的照明，對於建築學上可能會有重要的衝擊。試著想像一位建築師，他可以自由地設計建築，將全部的照明系統建於牆壁、天花板、甚致在地板裏面。當照明用的LED可達到很長壽命時，換一個燈泡的雜務將被歸類為一個博物館中的展示項目了（註：很久才換一次）。新的照明產品變成建築的一部分，對於這個產業將會需要一全新的方向，而這種改變可能不是容易的。現在由天花板上吊掛的燈具，或在牆壁上的均將會消失，雖然設計師可找到更有審美觀取悅的方式來運用LED的科技，而不僅只是將LED隱藏在牆壁裏面。製造商以及設計師和建築師，將需要改變以跟上快速進化的LED。
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