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1 引言
隨著藍(lán)光LED 的問(wèn)世， LED 三基色發(fā)光已齊備， 近年來(lái)被逐步應(yīng)用于投影顯示中。本文簡(jiǎn)要概括了LED 光源的特點(diǎn)， 對(duì)其在微投影機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析， 并歸納了目前主要存在的問(wèn)題，最后對(duì)LED 光源在微投影系統(tǒng)上的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
2 LED 簡(jiǎn)介
LED (Lighting emitting diode) 即發(fā)光二極管，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料， 在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射， 直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫色的光。
LED 作為21 世紀(jì)綠色、節(jié)能的第四代照明光源，具有廣闊的發(fā)展前景。
2.1 LED 光源發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
1964 年， 世界上第一支紅色發(fā)光二極管研制成功， 之后出現(xiàn)了黃光LED, 綠光LED.1994 年， 藍(lán)光LED 的研制成功使白光LED 的開(kāi)發(fā)成為可能。
1996 年， 日本Nichia 公司成功開(kāi)發(fā)出二波長(zhǎng)白光(基于藍(lán)光單晶片襯底上加以YAG 黃色熒光粉混合產(chǎn)生白光)LED 并成功實(shí)現(xiàn)商品化，同年在世界范圍內(nèi)取得了該項(xiàng)技術(shù)的專(zhuān)利。目前發(fā)展的方向是無(wú)機(jī)紫外光晶片加紅、藍(lán)、綠三顏色熒光粉混合產(chǎn)生白光的三波長(zhǎng)白光LED, 實(shí)現(xiàn)商品化后它將取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈及二波長(zhǎng)LED,成為新一代的光源。表1 為2007 年底各國(guó)白光LED 技術(shù)指標(biāo)。
表1 國(guó)內(nèi)外功率型白光LED技術(shù)指標(biāo)對(duì)比(2007年12月)
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2.2 LED 光源的特點(diǎn)
2.2.1 發(fā)光效率高
L 轉(zhuǎn)ED 光源屬于一次光源，在發(fā)光的過(guò)程中，電能直接變?yōu)楣饽?。白熾燈、鹵鎢燈光效為12~24 lm/W,熒光燈為30~70 lm/W, 鈉燈為90~140 lm/W,大部分的耗電變成熱量損耗。LED 光效經(jīng)過(guò)改良后可達(dá)到50~200 lm/W, 而且其光的單色性好、光譜窄、無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光。隨著各國(guó)研究的深入，LED 的光效會(huì)進(jìn)一步提高， 必將成為一種新型的照明光源。
2.2.2 耗電量少
LED 單管功率0.03~0.06 W, 采用直流或脈沖直流驅(qū)動(dòng)， 單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5~3.5 V, 電流15~18 mA,響應(yīng)時(shí)間微秒級(jí)， 可高頻操作。同樣照明效果的情況下， 耗電量是白熾燈泡的1/8, 熒光燈管的1/2。
以橋梁護(hù)欄燈為例， 同樣效果的一支日光燈40 多瓦， 而采用LED 每支只有6~8 W (以100 只LED 單管紅、綠、藍(lán)三色均布計(jì)算)， 而且可以七彩變化。
2.2.3 使用壽命長(zhǎng)
LED 光源采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光， 無(wú)燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。一般來(lái)講， 普通白熾燈的壽命約為1 000 h, 熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈的壽命也不超過(guò)10 000 h, LED 的使用壽命則可長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)， 而且體積小、重量輕， 采用環(huán)氧樹(shù)脂的封裝結(jié)構(gòu)可承受高強(qiáng)度的機(jī)械沖擊和震動(dòng)。
LED 燈具使用壽命可達(dá)5~10 年， 可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用。
2.2.4 安全可靠性高， 控制方式靈活
LED 屬冷光源， 發(fā)熱量低， 無(wú)熱輻射， 能精確控制光型及發(fā)光角度， 光色柔和無(wú)眩光， 不含汞、鈉元素等可能危害環(huán)境的物質(zhì)。通過(guò)微處理(CPU)系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度， 調(diào)整發(fā)光方式。紅、綠、藍(lán)三色組合亮滅可實(shí)現(xiàn)8 種變化效果， 如采用灰度控制， 理論上能產(chǎn)生256 × 256 × 256 (16 777 216)種顏色效果， 真正意義上實(shí)現(xiàn)了光與藝術(shù)的完美結(jié)合。