LED灯原理详细介绍.pdf

发灯 led 灯电压值 （白灯绿灯蓝灯） LED 工作电压大都数是3V 到 3.6V （红灯黄灯） LED 灯大多数是 1.8V 到 2.6V 自然光谱白光 LED 主要有三种： 第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片 +黄色荧光粉来获得白光，这种白 光成本最低 ，光谱呈带状较窄，色彩不全，色温偏高，显色性偏低，灯光对眼睛 不柔和不协调 人眼经过进化最适应的是太阳光，白炽灯的连续光谱是最好的，色温为 2500K， 显色指数为 100 第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光，发光原 理类似于日光灯，该方法显色性更好，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大 、配 合荧光粉紫外光波长的选择、 UV-LED 制作的难度及抗UV 封装材料的开发也是 需要克服的困难 第三种是利用三基色原理将RGB 三种超高亮度 LED 混合成白光，该方法的 优点是不需经过荧光粉的转换而直接配出白光，除了可避免荧光粉转换的损失而 得到较佳的发光效率外，更可以分开控制红、绿、蓝光LED 的发光强度，但这 种办法的问题是绿光的转换效率低，混光困难，驱动电路设计复杂另外，由于 这三种光色都是热源， 散热问题更是其它封装形式的3 倍， 增加了使用上的困难。

偏振 LED 和三波长全彩化的白光LED 将是未来的发展方LED(Light Emitting diode) 1. 电压： LED 使用低压电源，供电电压在 6-24V之间，根据产品不同而 异，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 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80% 3. 适用性：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 4. 稳定性：10 万小时 ，光衰为初始的 50% 5. 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 6. 对环境污染：无有害金属汞 ( 荧/ 日光灯中含有有害金属汞，汞对大气、 土壤、水源的污染十分严重 ，在日光灯管完好的情况下， 灯管里的汞蒸气不会对 人体造成危害但若不慎将日光灯管打碎了， 灯管里的汞蒸气就会散布到空气中， 污染空气和食物汞进入身体后，便与体内蛋白质结合，损坏肾脏，可引起机体 中毒因此，使用日光灯时，应特别小心，不要将灯管打碎如果不慎将日光 灯管打碎了， 应采取下列措施： ①迅速开门窗通气， 同时将室内食品包好、 盖好； 人立即离开房间 1～2 小时，待汞蒸气排净后再回到房间；②将散落在地上的灯 管玻璃碎片打扫干净，立即倒入室外垃圾桶；③最好在灯管打碎处撒些硫磺粉， 使地上残余的汞与硫磺粉结合，转化成硫化汞，可使汞不蒸发，不致污染空气) 7. 颜色：改变电流可以变色，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带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。

如小电流时为红色的 LED ，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色8. 价格： LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只白炽灯的价格就可 以与一只 LED灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上 300 ～ 500 只二极管构 成LED缺点1. LED光源有 100000小时寿命吗 ? 按光衰 7% ， 实际只有约 50000小时 按光衰 3% ，实际运用可以达到80000小时 2. LED 不会发热吗 ? 会，需散热 3. LED 可取代白炽灯吗 ? 光通量，光效和显色性可以，但目前太贵且近 几年不会有所下降但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本 4. LED可作普通光源简单地使用吗? 不行，要驱动电源，光学和热传导 配合 5. 二种光源性能和优点比较霓虹灯的优势已被 LED覆盖， 但 LED灯目 前价太高 6. 二种光源的电源比较LED低压好，但防水性差和载电流过大大颗 粒 1 瓦的 LED单灯输入电流在 350mA 7. 二种光源的控制技术比较LED易实现，但霓虹灯成熟 8. 二种光源的稳定性比较LED不一致性大，霓虹灯相当稳定少数产 家可以做到相对稳定，比如用CREE 跟 AOD 芯片相结合，取各自芯片的优点。

9. 光源的价格比较LED较贵，但黄色和红色已相当，主要贵的是LED白 光10. 二种光源户外使用比较LED防水性差 是户外使用的致命弱点 11. 二种光源目前市场的比较全球照明产品年产值420 亿美元 (中国 150 亿美元 )LED光源现比例小于 1％七、什么是led 灯的封装？led 灯封装解释： 简单来说 led 封装就是把 led 封装材料封装成 led 灯的过 程；led 灯封装流程：一般 led 封装必须经过 扩晶- 固晶- 焊线- 灌胶-切脚- 分光分色 等流程；led 灯封装材料： led 的主要封装材料有：芯片、金线、 支架、胶水等；led 灯封装设备：扩晶设备、固晶机、焊线机、点胶机、 烘烤箱等，一般分为全自动封装设备手工封装设备两种八、如何评判led 灯封装的好坏？led 灯的好坏指标： led 灯的好坏的几个指标是： 角度、亮度、颜色（波长） 一致性、抗静电能力、抗衰减能力等；led 灯的封装材料： led 封装材料是 led 灯好坏的直接因素 ，也是最基本的因素， led 灯是几种主要材料的组合，一 颗好的 led 灯必须是所有封装材料与生产技术的组合；led 灯的封装技术： 一般全自动设备封装要比手工封装的要好， 封装的技术水平也是led 灯封装的好 坏的主要因素，同样的材料不同的生产厂家生产出来的产品有很大的差别；led 灯的外观：制作户外led 电子屏主要使用直插式椭圆led 灯，制作户内 led 电 子屏主要使用表贴式led 灯。

led 灯的参数：亮度根据使用环境等因素而不 同， 红灯波长：620nm-625nm， 绿灯波长：520nm-525nm， 蓝灯波长：465nm-470nm十、 led- 定义LED （Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件， 它可以直接把电转化为光 LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一 个支架上， 一端是负极， 另一端连接电源的正极， 使整个晶片被环氧树脂封装起 来半导体晶片由两部分组成， 一部分是 P型半导体，在它里面空穴占主导地位， 另一端是 N 型半导体，在这边主要是电子 但这两种半导体连接起来的时候， 它们之间就形成一个P-N 结当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会 被推向 P区，在 P区里电子跟空穴复合， 然后就会以光子的形式发出能量，这就 是 LED发光的原理而光的波长也就是光的颜色， 是由形成 P-N结的材料决定的 50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产 生于 1960 年LED是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的 基本结构是一块 电致发光的半导体材料 ，置于一个有引线的架子上， 然后四周 用 环氧树脂密封 ，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

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p-n 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。

对于一般照明而言，人们更需要白色的光源1998 年发白光的 LED开发成功 这种 LED是将 GaN芯片和钇铝石榴石（ YAG ）封装在一起做成 GaN芯片发蓝光 （λp=465nm ，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+ 的 YAG荧光粉受此蓝光激发 后发出黄色光射，峰值550nm 蓝光 LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有 YAG 的树脂薄层，约 200-500nm LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一 部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光现在，对于 InGaN/YAG 白色 LED ，通过改变 YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色 温 3500-10000K 的各色白光 这种通过蓝光 LED得到白光的方法， 构造简单、 成 本低廉、技术成熟度高，因此运用最多上个世纪６０年代，科技工作者利用半 导体ＰＮ结发光的原理， 研制成了ＬＥＤ发光二极管 当时研制的ＬＥＤ， 所用 的材料是ＧａＡＳＰ， 其发光颜色为红色 经过近３０年的发展， 现在大家十分 熟悉的ＬＥＤ，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光然而照明需用的白色 光ＬＥＤ仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光ＬＥＤ。

led- 介绍１． 可见光的光谱和ＬＥＤ白光的关系众所周之， 可见光光谱的波长范 围为３８０ｎｍ～７６０ｎｍ，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光例如ＬＥＤ发的红光的峰 值波长为５６５ｎｍ 在可见光的光谱中是没有白色光的， 因为白光不是单色光， 而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而 彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成由此可见，要使ＬＥＤ发 出白光， 它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围但要制造这种性能的ＬＥＤ， 在目前的工艺条件下是不可能的根据人们对可见光的研究， 人眼睛所能见的白 光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光＋黄色光）或三波长发光（蓝 色光＋绿色光＋红色光）的模式上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄 取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大ＬＥＤ制造公司追逐的“蓝光 技术”目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光ＬＥＤ的 推广应用，尤其是高亮度白光ＬＥＤ在我国的推广还有一个过程２． 白光ＬＥＤ的工艺结构和白色光源对于一般照明，在工艺结构上， 白光ＬＥＤ通常采用两种方法形成， 第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形 成白光；第二种是多种单色光混合方法。

这两种方法都已能成功产生白光器件 第一种方法产生白光的系统如图１所示，图中ＬＥＤＧａＭ芯片发蓝光（ λｐ ＝４６５ｎｍ），它和ＹＡＧ（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝 光激发后发出黄色光， 结果，蓝光和黄光混合形成白光 （构成ＬＥＤ的结构如图 ２所示）第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生 白光３．白光ＬＥＤ照明新光源的应用前景为了说明白光ＬＥＤ的特点，先 看看目前所用的照明灯光源的状况白炽灯和卤钨灯， 其光效为１２～２４流明 ／瓦；荧光灯和ＨＩＤ灯的光效为５０～１２０流明／瓦对白光ＬＥＤ： 在１ ９９８年，白光ＬＥＤ的光效只有５流明／瓦，到了１９９９年已达到１５流明 ／瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在２０００年时， 白光ＬＥＤ的光效 已达２５流明／瓦，这一指标与卤钨灯相近有公司预测，到２００５年，ＬＥ Ｄ的光效可达５０流明／瓦， 到２０１５年时， ＬＥＤ的光。