照明和能源應用半導體光電器件方興未艾
發布時間:2007/8/20 0:00:00 訪問次數:452
用于光通信的光電器件一般都工作在近紅外波段,而要使半導體光電器件能發出能為我們看到的可見光波段的光,或者讓它把太陽光的能量轉變成電能作為我們的能源,就要用到禁帶較寬的半導體材料。目前人們已能用禁帶較寬的半導體材料發出很亮的紅光,也能用禁帶更寬的材料發出橙、黃、綠、藍等各種顏色的光。采用半導體材料制成的發光器件可以有很高的發光效率,消耗較少的電能就能發出很亮的光,而且有很長的壽命。這些發光器件已經在儀表指示燈,手機等設備的液晶屏幕和鍵盤照明和大型顯示屏幕等方面得到了應用,并且開始用于汽車剎車燈、尾燈和轉向燈和交通信號燈等。
一百多年前愛迪生發明的白熾燈泡在我們的生活中仍在廣泛使用著,它的發光效率很低,大量的能量都變成熱能白白浪費掉了,而且壽命只有幾百小時,后來出現的熒光燈有了不少改進,效率明顯提高,壽命也達到了幾千小時,半導體發光器件有比白熾燈高得多的發光效率,消耗同樣的電能時亮度可以比白熾燈高十倍以上,比熒光燈也要高兩到三倍,壽命也比熒光燈更長,可以達到十萬小時以上,但由于它只能發出單色的光,所以過去沒有廣泛地作為日常照明燈具使用。現在由于寬禁帶半導體材料的發展,半導體發光器件已經可以在紫外波段有很高的發光效率,這樣采用和熒光燈一樣的辦法,用半導體發光器件發出的紫外光來激發熒光粉就可以發出很亮的白光來,這樣就可以讓半導體發光器件來為我們的日常生活照明了。這樣的燈泡消耗的電能很少,能節約大量的電力,而且一個燈泡可以用上幾十年,這樣的燈也可以用在汽車大光燈等強光照明場合。圖2 中就是全部采用半導體照明和裝飾的汽車及已經推向市場的采用半導體發光器件的白光燈泡等,這些產品目前雖然價格還很高,但是隨著科技的進步將很快大量推廣。
除照明之外能源領域也是半導體光電器件可以發揮重要作用的地方。你也許已經知道,衛星和飛船都是靠太陽能電池為它們提供電力的,目前采用多種具有不同禁帶寬度的半導體材料復合構成的半導體太陽能電池可以利用太陽光中不同顏色的光的能量,這樣的太陽能電池的轉換效率已經達到了30%以上,但這樣的太陽能電池目前價鉻還很高,只能在特殊場合使用。人們也正在研究能更加完全地利用太陽光能量的電池,希望能達到50%以上的轉換效率。由于太陽能是我們取之不盡的能源,也是最清潔環保的能源,人們也希望在地球上能給多地使用高效的太陽能電池,圖3 就是一幢采用太陽能供電的樓房。由于采用了聚光式的結構,使用很小面積的高效太陽能電池也可以達到大面積采光的效果,但可以明顯降低成本。
用于光通信的光電器件一般都工作在近紅外波段,而要使半導體光電器件能發出能為我們看到的可見光波段的光,或者讓它把太陽光的能量轉變成電能作為我們的能源,就要用到禁帶較寬的半導體材料。目前人們已能用禁帶較寬的半導體材料發出很亮的紅光,也能用禁帶更寬的材料發出橙、黃、綠、藍等各種顏色的光。采用半導體材料制成的發光器件可以有很高的發光效率,消耗較少的電能就能發出很亮的光,而且有很長的壽命。這些發光器件已經在儀表指示燈,手機等設備的液晶屏幕和鍵盤照明和大型顯示屏幕等方面得到了應用,并且開始用于汽車剎車燈、尾燈和轉向燈和交通信號燈等。
一百多年前愛迪生發明的白熾燈泡在我們的生活中仍在廣泛使用著,它的發光效率很低,大量的能量都變成熱能白白浪費掉了,而且壽命只有幾百小時,后來出現的熒光燈有了不少改進,效率明顯提高,壽命也達到了幾千小時,半導體發光器件有比白熾燈高得多的發光效率,消耗同樣的電能時亮度可以比白熾燈高十倍以上,比熒光燈也要高兩到三倍,壽命也比熒光燈更長,可以達到十萬小時以上,但由于它只能發出單色的光,所以過去沒有廣泛地作為日常照明燈具使用。現在由于寬禁帶半導體材料的發展,半導體發光器件已經可以在紫外波段有很高的發光效率,這樣采用和熒光燈一樣的辦法,用半導體發光器件發出的紫外光來激發熒光粉就可以發出很亮的白光來,這樣就可以讓半導體發光器件來為我們的日常生活照明了。這樣的燈泡消耗的電能很少,能節約大量的電力,而且一個燈泡可以用上幾十年,這樣的燈也可以用在汽車大光燈等強光照明場合。圖2 中就是全部采用半導體照明和裝飾的汽車及已經推向市場的采用半導體發光器件的白光燈泡等,這些產品目前雖然價格還很高,但是隨著科技的進步將很快大量推廣。
除照明之外能源領域也是半導體光電器件可以發揮重要作用的地方。你也許已經知道,衛星和飛船都是靠太陽能電池為它們提供電力的,目前采用多種具有不同禁帶寬度的半導體材料復合構成的半導體太陽能電池可以利用太陽光中不同顏色的光的能量,這樣的太陽能電池的轉換效率已經達到了30%以上,但這樣的太陽能電池目前價鉻還很高,只能在特殊場合使用。人們也正在研究能更加完全地利用太陽光能量的電池,希望能達到50%以上的轉換效率。由于太陽能是我們取之不盡的能源,也是最清潔環保的能源,人們也希望在地球上能給多地使用高效的太陽能電池,圖3 就是一幢采用太陽能供電的樓房。由于采用了聚光式的結構,使用很小面積的高效太陽能電池也可以達到大面積采光的效果,但可以明顯降低成本。
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