蓝色LED灯
名片
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蓝色发光二极管是氮化镓二极管，发光二极管由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。
获诺贝尔奖
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2014年诺贝尔物理学奖揭晓。因发明“高亮度蓝色发光二极管”，日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二共获殊荣。发光二极管的英文简称是LED，对于这个词，大多数国内读者应不会陌生，因为LED灯已大量应用于我国室内外照明等领域，逐步取代白炽灯、荧光灯等传统照明设备，成为节能、环保、智能化照明的代表。
意义
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红色、绿色发光二极管在上世纪中叶已经问世，但要把发光二极管用于照明，必须发明蓝色发光二极管，因为有了红、绿、蓝三原色后，才能产生照亮世界的白色光源。蓝色发光二极管的制备技术困扰了人类30多年。
上世纪80年代，在日本名古屋大学工作的赤崎勇和天野浩选择氮化镓材料，向蓝色发光二极管这个世界难题发起挑战。1986年，两人首次制成高质量的氮化镓晶体；1989年首次研发成功蓝光LED。
从1988年起，当时在日亚化学公司工作的中村修二也开始研发蓝光二极管。与两位日本同行一样，他选择的也是氮化镓材料，但在技术路线上并不相同。上世纪90年代初，中村修二也研制出了蓝色发光二极管。与名古屋大学团队相比，他发明的技术更简单，成本也更低。
至此，将LED用于照明的最大技术障碍已被扫除，被誉为“人类历史上第四代照明”的LED灯呼之欲出。
按照诺奖评选委员会的说法，这项只有“20岁”的“年轻”发明之所以获奖，是因为这种用全新方式创造的白色光源已经“让我们所有人受益”。“他们的发明具有革命性，”声明说，“白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED灯点亮。”
与白炽灯、荧光灯相比，LED能耗更低，寿命更长，
而且可实现智能化操控，是节能环保的“绿色照明”。因此进入市场后，呈现爆发式增长。国家半导体照明应用系统工程技术研究中心经理杨洁翔介绍，我国2010年的LED产值是700多亿元； 而到了2013年，全年产值猛增到5000多亿元。家庭、办公、道路等各种场所的照明以及绚烂的景观灯光，这些市场“主力军”如今都是LED。“前几年谈到LED，我们需要对公众进行科普，现在家里装修，老百姓都会考虑买这种比传统节能灯更节能的灯具。
原理
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它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。限流电阻R可用下式计算：
R=（E－UF）/IF
式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由P型半导
体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
特性
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与白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9，10个阿拉伯数字以及A，B，C，D，E，F等部分字母（必须区分大小写）。
参数
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LED的光学参数中重要的几个方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。
发光效率和光通量
发光效率就是光通量与电功率之比，单位一般为lm/W。发光效率代表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。
发光强度和光强分布
LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏，如果选用的LED单管分布范围很窄，那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。
波长
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良，而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。因为在许多场合下，比如交通信号灯对颜色就要求比较严格，不过据观察我国的一些LED信号灯中绿色发蓝，红色的为深红，从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。
光源特点
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电压
LED使用低压电源，供电电压在直流3-24V之间，根据产品不同而异，也有少数DC36V、DC40V等，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
效能
消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右，较节能灯减少40%左右。
适用性
体积很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境
稳定性
10万小时，光衰为初始的50%
响应时间
其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级
环境污染
不含有害金属汞等
颜色
发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和禁带宽度，实现红黄绿蓝橙多色发光。红光管工作电压较小，颜色不同的红、橙、黄、绿、蓝的发光二极管的工作电压依次升高。
价格
LED的价格越来越平民化，因LED省电的特性，也许不久的将来，人们都会把白炽灯换成LED灯。我国部分城市公路、学校、厂区等场所已换装完LED路灯、节能灯等。
种类发展
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最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。
70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。
单色光LED的应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。
另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
优点
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一、体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。
二、电压低
LED耗电相当低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。只需要极微弱电流即可正常发光。
三、使用寿命长
在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。
四、高亮度、低热量
LED使用冷发光技术，发热量比同等功率普通照明灯具低很多。
五、环保
LED是由无毒的材料构成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。
应用
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在LED于20世纪60年代问世到80年代之前这10多年中，LED只有红、黄、绿几种颜色，发光效率很低(仅约1 lm/W)，亮度比较低，而且价格高，人们只是将其用作电子产品的指示灯。从LED发展和应用历程上看，这一时期为LED的指示应用阶段。
1 交流电源指示灯
。该电路只要连接220V/50Hz的交流供电线路，LED就会被点亮，指示电源接通。限流电阻R的阻值为220V/IF。
2 交流开关指示灯
用LED作白炽灯开关指示灯的电路，当开关断开灯泡熄灭时，电流经R、LED 和灯泡EL形成回路，LED亮，方便人们在黑暗中找到开关。此时曲于回路中的电流很小，灯泡是不会亮的。当接通开关时，灯泡被点亮，而LED则熄灭。
3 交流电源插座指示灯
用双色(共阴极) LED作交流电源插座指示灯的电路。插座的供电由开关S控制。当红光LED亮时，插座无电;当绿光LED亮时，插座有电。
4 保险管座指示灯
LED用作工厂设备配电箱保险管座指示灯的电路。当保险管完好时，LED不亮;当保险管熔断时，LED会被点亮，以指示用户是哪一个熔断器已被烧断，以便更换。这对于用肉眼无法观察好坏的瓷芯式熔断器来说是非常方便的。
提问者：wy8719
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