LED的结构及发光原理

1、LED的结构及发光原理一、 LED 的结构及发光原理50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识 发光二极管的构造图，第一个商用二极管产生于 1960 年。 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1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。 二、 LED 光源的特点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

2、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 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 LED灯绿兰橙多色发光。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。 三、单色光 LED 的种类及其发展历史最早应用半导体 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（ p =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（ p =555nm ），黄光（ p =590nm ）和橙光（ p =610nm ），光效

3、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（ p =615nm ）的光效达到 100 流明 / 瓦，而后者制成的 LED 在绿色区域（ p =530nm ）的光效可以达到 50 流明 / 瓦。 四、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， LED线灯它产生 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

4、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。 蔽另外抽，铺 LED辆卖灯在室外红、打绿、蓝全彩显斜示屏，匙扣式词微型电筒等领韵域都得到了应葛用选。唇毕五、白巷光喝 LED宁融的开发填对于一般洽照明而言，人酿们更需要白色劈的光源馆。盟 1998响餐年发白光杆的储 LED必闻开发成功。这敲种抹 LED梯盖是债将店 GaN储辫芯片和钇铝石魂榴石柴（鉴 YAG驰仇）封装在一起摊做成挂。橡 GaN汪摘芯片发蓝光局（蒙蚊痛 p =46浮5nm焦挤，愤 Wd=30香nm难梯），高温烧结猪制成的护含脚 Ce3+栋怖的窃 YAG谣赛荧光粉受此蓝年光激发后发出兄黄色光发射，踏峰域值珍 550nm秩逃。蓝些光岭 LED锄志基片安装在碗既形反射腔中，庆覆盖以混雀有荡 YAG语珠的树脂薄层，旗约哑 200-5延00nm准解。辅 LED叔侮基片发出的蓝屈光部分被荧光砌粉吸收，另一闪部分蓝光与荧坊光粉发出的黄振光混合，可以登得到得白光。旦现在，对穗于朴 InGaN繁/YAG购强白承色洋 LED迟筒，通

5、过改荡变构 YAG浓裙荧光粉的化学各组成和调节荧动光粉层的厚度农，可以获得色抱温增 3500-木10000K作射的各色白尊光扔扬其珠实临LE奉D排灯就是我们平咬常所说的节能寇灯旦。慈(构这点是错扣的距,坟日常使用的节外能灯鹊和累LE置D拿的工作原理根塘本不一呜样佳!探但法是糠LE碌D危灯被称之为节润能灯却是没有舒问题游的逼) 誓不同功率跃的鄙LE拴D粗灯，价格是不嚼一样的。而且年不同的工艺，末不同的外表材混质也会造成价析格的差没异厉令六、新霓虹灯圆与躺LE鹊D则灯优缺点的比呆较和竞争络以下针对窗霓虹灯疤与姻LE牲D杂灯相关比较，古加入最新敢的腥LE饼D怕技术进去比较坛，不是之前大惧家在网络中见饿到的哪份资料已。揉怜游葛1. LE典D蒸光源贺有答10000锯0姿小时寿命僻吗君? 拔按光震衰栽7貌%郊，实际只有多约劳5000蜘0占小时。按光拘衰香3既%梳，实际运用可孝以达占到亲8000韵0貌小时消。降斜挡粮2. LE鼓D推不会发热术吗汤? 饭会，需散乔热抢。这色善励3. LE禾D霸可取代白炽灯依吗醒? 伏光通量，离光效和显色性浩可以，但目前监太贵且近几年舅不会有所下降镜。但可以通过甘提高产

6、品的光究通量从而降低猴替换白炽灯的柜成本怪。涉平慰味4. LE花D度可作普通光源猴简单地使用辈吗瘦? 虚齿扮2饲虹不行，要驱漏动电源，光学旺和热传导配合帅。霸壁恰榨5.宿载二种光源性能漂和优点比贞较赚因霓虹灯的峡优势已壳被队LE凉D本覆盖，强但亿LE嗓D透灯目前价太高落。罗以都壮6.谋邻二种光源的电廊源比搂较蓬翼孙果LE挽D赖低压好，但防济水性差和载电汽流过大。大颗暗粒产1辱瓦匙的狡LE娱D米单灯输入电流舱在肆350m滤A顷。郊裙买痕7.创视二种光源的控译制技术比间较极校虾矿LE热D傅易实现，但霓调虹灯成熟沿。岂演骄肌8.猴钉二种光源的稳琴定性比锣较己半差卖LE录D幼不一致性大，够霓虹灯相当稳鲜定。少数产家鸟可以做到相对葛稳定，比如卧用汗CREE柔暮跟休AO璃D势芯片相结合，想取各自芯片的乘优点币。竖梳缎樱9.智洒二种光源的价峰格比斯较中呜呈疮LE枣D执较贵，但黄色朴和红色已相当蕉，主要贵的呼是盒LE书D后白光熊。破网叹贴10.辆工二种光源户外兔使用比体较谎旦挂梳LE塞D相防水性差是户烘外使用的致命响弱点湿。粉床乡笑11.抵砖二种光源目前允市场的比侦较方希全球照明宝产品年产授值永42撑

7、0窃亿美维元耐(礼中炮国址15哀0辛亿美搏元弃)LE猾D叶光源现比例小瓣于鸭1澡粗。方没七、什么仅是菌LE财D相灯的封装？陡块次LE射D罢灯封装解释：钓简单来悔说窑le浙d院封装就是讨把淡le烘d悉封装材料封装委成旅LE组D殖灯的过程充；吐氏五易LE初D翼灯封装流程：浸一偶般要le链d谦封装必须经过暖扩魂晶末-饥固堵晶敞-醉焊墙线象-间灌厨胶概-板切叙脚质-需分光分色等流即程墙；撑禁禁少LE夹D方灯封装材料雹：锯le豆d卖的主要封装材种料有：芯片、轻金线、支架、布胶水等渡；请讲骨淡LE所D忍灯封装设备：裁扩晶设备、固举晶机、焊线机彻、点胶机、烘辨烤箱等，一般稼分为全自动封聋装设备手工封畜装设备两种往。厚筋八、如何评纷判因LE号D鲜灯封装的好坏畜？轰状秃LE眠D慧灯的好坏指标稍：鹿LE景D导灯的好坏的几抢个指标是：角拾度、亮度、颜巷色（波长）一柿致性、抗静电括能力、抗衰减浮能力等某；圾盐捉镜LE奇D乏灯的封装材料染：狡le连d她封装材料欲是之LE望D凶灯好坏的直接斜因素，也是最骤基本的因素颠，寨LE歼D父灯是几种主要摊材料的组合，梁一颗好叨的趋LE幻D巩灯必须是所有棍封装材料与生乏产技术

8、的组合剂；桌满叹混LE馋D秃灯的封装技术糖：一般全自动放设备封装要比顾手工封装的要铲好，封装的技畅术水平也傻是肢LE三D巨灯封装的好坏身的主要因素，惯同样的材料不贴同的生产厂家档生产出来的产知品有很大的差精别傻；帽失九、制落作商le怨d鼠显示屏需要什明么样团的院LE盯D楚灯？梦木群LE哪D阔灯的外观：制帆作户禾外扔le夺d遭电子屏主要使总用直插式椭属圆愧LE胸D旋灯，制作户己内树le连d骨电子屏主要使明用表贴愚式司LE劈D趣灯哀。尽粪忌笼LE积D扫灯的参数：亮键度根据使用环颂境等因素而不须同，波长红灯或：滥620nm-礼625n沈m舰，绿灯波长趋：窝520nm-萍525n译m坊，蓝灯波长评：惯465nm-感470n朴m玻。答漏十菜、谅led的-劈定义烂喂穷LE楼D演（设Light 善Emitti扶ng Dio境d赞e秧），发光二极少管，是一种固异态的半导体器循件，它可以直醒接把电转化为瞧光印。林LE虽D丑的心脏是一个逼半导体的晶片靠，柜仅也发光二极管晶壮片的一端附在反一个支架上，朴一端是负极，侵另一端连接电蛇源的正极，使炮整个晶片被环桑氧树脂封装起甘来。半导体晶灵片由两部分组赶成，一部

9、分辛是缺P件型半导体，在磁它里面空穴占臣主导地位，另壁一端辩是氏N鄙型半导体，在描这边主要是电脸子。但这两种短半导体连接起拦来的时候，它忠们之间就形成洁一途个凭P-煎N层结。当电流通页过导线作用于鸟这个晶片的时叮候，电子就会滚被推无向蒜P抵区，稍在守P箱区里电子跟空嫂穴复合，然后灾就会以光子的骑形式发出能量下，这就吓是苗LE哀D得发光的原理。唱而光的波长也侨就是光的颜色易，是由形裳成丑P-房N撕结的材料决定什的切。垂恨清嘱5亦0缸年前人们已经伯了解半导体材童料可产生光线槽的基本知识，艰第一个商用二染极管产生惨于舌196否0摄年迟。究LE遇D姨是英刊文中light 兰emitti惧ng dio纱d息e末（发光二极管桃）的缩写，它涝的基本结构是锻一块电致发光设的半导体材料仙，置于一个有浓引线的架子上症，然后四周用患环氧树脂密封逢，起到保护内序部芯线的作用杆，所区以酿LE粥D抛的抗震性能好杆。溉尽发光二极起管的核心部分稳是丈由摔p体型半导体则和短n握型半导体组成伤的晶片，型在仗p揪型半导体伞和永n税型半导体之间坊有一个过渡层户，称阳为汉p-狼n攻结。在某些半烟导体材料仍的申P国N筹结中，注入的纳少数载流子与底多数载流子复饮合时会把多余默的能量以光的发形式释放出来失，从而把电能唯直接转换为光恰能扶。匪P袖N催结加反向电压印，少数载流子狐难以注入，故句不发光。这种县利用注入式电宴致发光原理制士作的二极管叫催发光二极管，怒通京称艰LE裹D商。考牢当它处于正向乔工作状态时（孙即两端加上正廊向电压），电葵流适从剥LE蛙D旺阳极流向阴极穿时，半导体晶福体就发出从紫卫外到红外不同释颜色的光线，项光的强弱与电篮流有关拉。艳蛇最尼初思LE授D颗用作仪器仪表置的指示光源，听后来各种光色拖的上LE遮D窝在交通信号灯猎和大面积显示屠屏中得到了广愁泛应用，产生僻了很好的经济趟效

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