| 中心議題：
白光LED發(fā)光原理
半導(dǎo)體熒光燈原理
解決方案：
散熱問題解決的好，半導(dǎo)體熒光燈使用壽命長許多
可以頻繁開關(guān)啟動(dòng)
可以做到小功率白光高效率照明
追求高效節(jié)能，綠色環(huán)保和顯示性好的電光源是科技界持之以恒的目標(biāo)。從上個(gè)世紀(jì)60年代開始，LED以驚人的時(shí)代得到迅速發(fā)展，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后，LED的發(fā)展取得了更加令人鼓舞的成就。LED在顯示屏、信號(hào)燈、液晶背光源以及取代其他小功率光源上，和其他電光源比上體現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)越性。但是，在目前白顏色大功率LED的發(fā)展上，混肴了普通LED和白顏色LED之間的基本屬性，錯(cuò)誤的把普通LED的優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)移白顏色LED上，誤認(rèn)為白顏色LED的使用壽命、發(fā)光效率能夠和普通LED一樣，過高估計(jì)了它的光效，在電光源領(lǐng)域神化了其功能，似乎只要用了LED就是高科技，LED可以解決一起照明問題；使用LED的項(xiàng)目就能夠得到政府的支持，不使用LED的項(xiàng)目就不能夠得到政府的支持；忽略了白顏色LED是半導(dǎo)體熒光燈的基本實(shí)質(zhì)。下面我們簡單介紹目前白顏色LED（半導(dǎo)體熒光燈）的發(fā)光機(jī)理。
圖1白顏色LED（半導(dǎo)體熒光燈）的發(fā)光機(jī)理
從圖1可以看到白顏色LED（半導(dǎo)體熒光燈）是由藍(lán)光PN結(jié)周圍的熒光粉發(fā)出的白光，通常熒光燈是由燈管內(nèi)的紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光的，在發(fā)光原理上它們完全一致，如圖2所示，區(qū)別在于普通熒光燈的燈絲由藍(lán)光PN結(jié)取代。圖3（c）指示出它的工作原理。另外還有通過紫外線LED激發(fā)熒光粉產(chǎn)生白光的半導(dǎo)體熒光燈，如圖3（b）所示。
圖2普通熒光燈的發(fā)光原理
LED和目前我們使用的白熾燈、氣體放電燈的發(fā)光原理迥然不同。LED的自發(fā)性發(fā)光是由于電子和空穴的復(fù)合而產(chǎn)生的，這種半導(dǎo)體P-N結(jié)的電致發(fā)光機(jī)理決定了它發(fā)出的是單色光，而不可能產(chǎn)生具有連續(xù)譜線的白光，用單只LED也不可能產(chǎn)生兩種以上的高亮度單色光。如果需要LED產(chǎn)生白光，只可能先讓LED發(fā)出藍(lán)光，然后利用熒光粉間接產(chǎn)生寬帶光譜，合成白光。
將某種形式的能量轉(zhuǎn)化為光能的過程是一種量子轉(zhuǎn)換過程遵守能量守衡定律。發(fā)光過程中的量子效率、量子提取率以及輻射光子的能譜決定了該過程的光效。白光光源運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所經(jīng)歷的量子轉(zhuǎn)換過程愈多、能量的損失愈大，光效必將降低。
LED發(fā)光時(shí)載流子復(fù)合過程的量子轉(zhuǎn)換效率雖然很高。但是必需利用熒光粉進(jìn)行第二次量子轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)化為白光LED,因而量子效率和量子提取率大為降低，使白光LED光效提高受到限制。
各類熒光燈包括高頻無極熒光燈雖都屬低氣壓放電燈，高效率的利用汞的諧振輻射將電能轉(zhuǎn)化為輻射能量，但是由于這種諧振譜線處在紫外區(qū)，必須利用熒光粉進(jìn)行第二次量子轉(zhuǎn)換才能變成可見光，而第二次量子轉(zhuǎn)換效率只有46%、而熒光粉吸收又使量子提取率下降，所以連續(xù)二次的量子轉(zhuǎn)換過程使熒光燈的光效限制在90~100lm/W左右，按目前的結(jié)構(gòu)和材料其極限很難超過120lm/W.
還有一點(diǎn)值得注意的是常規(guī)光源的發(fā)光中心處于燈的中央，光輻射在4π立體角中均勻分布，與照射空間一致，量子提取率近于100%.LED是一種平面固體光源，只有外向（2π立體角或更小角度）的光子能夠出射，所以常規(guī)LED的50%的內(nèi)向輻射光子大部分消失在芯片內(nèi)部發(fā)熱，量子提取率很低；LED的輸出窗為多層不同的固體介質(zhì)，粒子密度很大，光子在其中傳播時(shí)吸收系數(shù)較大，不同介質(zhì)層交界面處的反射亦使其量子提取率降低。當(dāng)前結(jié)構(gòu)的LED的這些特點(diǎn)是無法改變的，因此光效的提高受到了限制。
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