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LED灯结构以及发光原理

LED灯结构以及发光原理
LED灯结构以及发光原理

一、 LED简介[回目录]

LED结构以及发光原理

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,

发光二极管

发光二极管

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。

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用途介绍

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1998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,LED的光效可达50流明/瓦,到2015年时,LED的光效可望达到150~200流明/瓦。那时的白光LED的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED作家用照明光源,将成可能的现实。

普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜,但光效低(灯的热效应白白耗电),寿命短,维护工作量大,但若用白光LED作照明,不仅光效高,而且寿命长(连续工作时间10000小时以上),几乎无需维护。目前,德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯;澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明;我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来,白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。

LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点,虽然价格较现有照明器材昂贵,仍被认为是它将不可避免地现有照明器件。

led-特点

LED特点和优点

LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。

体积小

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。

耗电量低

LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。

使用寿命长

在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时

高亮度、低热量

环保

LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。

坚固耐用

LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

色温及颜色的应用:

(1)光源的色温:人们用与光源的色温相等或相近的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表(人眼直接观察光源时所看到的颜色)又称光源的色温。色温是以绝对温度K来表示。不同的色温会引起人们在情绪上不同的反应,我们一般把光源的色温分成三类:

a.暖色光:暖色光的色温在3300K以下,.暖色光与白炽灯光色相近,红光成分较多,给人以温暖、健康、舒适的感觉,适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所,或温度比较低的地方。

b.暖白光:又叫中间色,它的色温在3300K-5300K之间。.暖白光光线柔和,使人有愉快、舒适、安祥的感觉,适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。

c.冷色光:又叫日光色,它的色温在5300K以上,光源接近自然光,有明亮的感觉,使人精力集中,适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。

演色性:光源对物体颜色呈现的程度称为演色性,也就是颜色的逼真的程度,演色性高的光源对颜色的表现较好,我们所看到的颜色也就较接近自然颜色,演色性低的光源对颜色的表现较差,我们所看到的颜色偏差也较大。

为何会有演色性高低之分呢?其关键在于该光线之分光特性,可见光之波长在380mm至780mm之范围内,也就是我们在光谱中见到的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光的范围,如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例与自然光相近,则我们眼睛所看到的颜色也就较为逼真。

我们一般以显色指数为表征显色性。标准颜色在标准光源的辐射下,显色指数定为100。当色标被试验光源照射时,颜色在视觉上的失真程度,就是这种光源的显色指数。显色指数越大,则失真越少,反之,失真越大,显色指数就越小。不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。在国际照明协会中一般把显色指数分成五类:

类别 Ra 适用范围

1A >90 美术馆、博物馆及印刷等行业及场所

2B 80—90 家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业

2 60—80 办公室、学校、室外街道照明

3 40—60 重工业工厂、室外街道照明

4 20—40 室外道路照明及一些要求不高的地方

LED发展史

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

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。高光效、低光衰大功率LED,已广泛应用于路灯、工矿灯、隧道灯、射灯、日光灯等诸多照明领域,深受业界一致好评。

1. 采用固态半导体器件晶片自主封装发光效率高,1W的亮度可达到普通日光灯3W的效果,节约60%的电量,具有良好的光衰表现,耐高温pc塑料材料精制。

2. 较低的vf值(

3.1v-3.5v),可降低耗散功率减少发热量,延长LED的工作时间。

3. 采用独创的环氧树脂封装工艺以电子的形式发出能量,正白和暧白的流明值可做到差不多.产品无光斑色圈、显色高,一致性好。

4. 透镜经过特殊方法处理保证不会掉落。

5.用途

LED路灯,LED射光.LED灯饰, led射灯灯大功率60W 80W 120W 160W 180W LED装饰灯LED照明灯 LED路灯LED工矿灯 LED照明LED舞台灯。

二、 LED 光源的特点[回目录]

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

LED光源

LED光源

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

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的价格并不昂贵

9. 驱动:LED使用低压直流电即可驱动,具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低

10.显色性高:LED的显色性高,不会对人的眼睛造成伤害

三、单色光 LED 的种类及其发展历史[回目录]

LED光源

LED光源

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 年代末。当时所用的材料是GaAsP ,发红光(λ 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(λ p =555nm ),黄光(λ p =590nm )和橙光(λ p =610nm ),光效也提高到 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(λ p =615nm )的光效达到 100 流明 / 瓦,而后者制成的LED 在绿色区域(λ p =530nm )的光效可以达到 50 流明 / 瓦。

四、单色光 LED 的应用[回目录]

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

LED线灯

LED线灯

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。 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。

另外, LED 灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏,匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。

五、白光 LED 的开发[回目录]

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(λ p =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发射,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。

六、新霓虹灯与LED灯优缺点的比较和竞争[回目录]

以下针对霓虹灯与LED灯相关比较,加入最新的LED技术进去比较,不是之前大家在网络中见到的哪份资料。

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. 二种光源的价格比较

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?[回目录]

1 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;

2 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;

3 led灯封装材料

led的主要封装材料有:芯片、金线、支架、胶水等;

4 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?[回目录]

led灯的好坏指标: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;

九、制作led显示屏需要什么样的led灯?[回目录]

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,波长红灯:620nm-625nm,绿灯波长:520nm-525nm,蓝灯波长:465nm-470nm。

十、LED 灯具的安规要求[回目录]

LED 具有节能、环保的优势,在灯具产业的发展已成为主要趋势。由于 LED 所使用的技术及产品属性已与传统灯具大不相同,因此现行的一般灯具安全标准规范显然已不适用。为协助业者正视此项议题,本期将以 LED 灯具所使用的技术、可能应用的范畴、及目前 UL 所使用的安全评估来对此进行说明。

LED 灯具技术及特性

所谓的 LED 灯具,顾名思义,是指灯具产品采用 LED (Light-emitting Diode,发光二极管) 技术做为主要的发光源。LED 是一种固态的半导体组件,其利用电流顺向流通到半导体 p-n 结耦合处,再由半导体中分离的带负电的电子与带正电的电洞两种载子相互结合后,而产生光子发射,不同种类的LED 能够发出从红外线到蓝光之间、与紫光到紫外线之间等不同波长的光线。近几年的新发展则是在蓝光 LED 上涂上萤光粉,将蓝光 LED 转化成白光 LED 产品。此项操作一般需要搭配驱动电路 (LED Driver) 或电源供应器 (Power Supply),驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源,并同时完成与 LED 相符合的电压和电流,以驱动相配合的组件。

LED 灯具的灯泡体积小、重量轻,并以环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎,且亮度衰减周期长,所以其使用寿命可长达 50,000-100,000小时,远超过传统钨丝灯泡的 1,000 小时及萤光灯管的10,000 小时。由于 LED 灯具的使用年限可达 5 ~10 年,所以不仅可大幅降低灯具替换的成本,又因其具有极小电流即可驱动发光的特质,在同样照明效果的情况下,耗电量也只有萤光灯

管的二分之一,因此 LED 也同时拥有省电与节能的优点。不过因为 LED 的部份技术尚嫌不足,所以起初使用在灯具上的缺点包括光品质 (演色性、一致性、色温) 较差、散热不易、且价格偏高,而其中不当的散热,则会导致 LED 灯具的亮度及电路零组件使用寿命加速衰减。随着制造技术在近十年来的突飞猛进,上述缺点,包括 LED 的热阻逐渐降低、光品质也在提升中。2008 年,除了 LED 白冷光的发光效率已达到 100 Lm/W,而 LED 暖白光的发光效率,预计在 2010 年,也可从目前的 70 Lm/W 提高至 100 Lm/W。与目前其它通用光源相较,钨丝灯泡约 15 Lm/W、萤光日光灯约 45~60 Lm/W、HID 灯约 120~150 Lm/W,LED 的发光效率显然已渐具优势;以下是针对 LED 及其它常见灯具的灯性比较:

照明方式特点

白光 LED 热源少、操作环境广、小型化、耐震动、光束集中

日光 (萤光) 灯萤光灯省电、但废弃物易碎有汞污染等问题

白炽钨丝灯泡低效率、高耗电、寿命短、易碎

十一、产品选用指南应用方向[回目录]

1、建筑物外观照明

对建筑物某个区域进行投射,无非是使用控制光束角的圆头和方头形状的投光灯具,这与传统的投光灯具概念完全一致。但是,由于LED光源小而薄,线性投射灯具的研发无疑成为LED投射灯具的一大亮点,因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷,可以水准也可以垂直方向安装,与建筑物表面更好地结合,为照明设计师带来了新的照明语汇,拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。

2、景观照明

LED灯效果图

LED灯效果图

由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳,它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木,可以使用LED作为光源进行照明。LED隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式,依据植物生长的高度,方便进行调节。

3、标识与指示性照明

需要进行空间限定和引导的场所,如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明,可以使用表面亮度适当的LED自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具,如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯,以及购物中心内楼层的引导灯等。另外,LED与霓虹灯相比,由于是低压,没有易碎的玻璃,不会因为制作中弯曲而增加费用,值得在标识设计中推广使用。

4、室内空间展示照明

就照明品质来说,由于LED光源没有热量、紫外与红外辐射,对展品或商品不会产生损害,与传统光源比较,灯具不需要附加滤光装置,照明系统简单,费用低廉,易于安装。其精确的布光,可作为博物馆光纤照明的替代品。商业照明大都会使用彩色的LED,室内装饰性的白光LED结合室内装修为室内提供辅助性照明,暗藏光带可以使用LED,对于低矮的空间特别有利。

5、娱乐场所及舞台照明

由于LED的动态、数字化控制色彩、亮度和调光,活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色,LED的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值(10,000小时后仍然维持90%的光通),与PAR灯和金卤灯的 50~250 小时的寿命相比,降低了维护费用和更换光源的频率。另外,LED克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与PAR灯相比,没有热辐射,可以使空间变得更加舒适。目前LED彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。

6、视频屏幕

全彩色LED显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置,采用先进的数字化视频处理技术,有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境,采用各种规格的发光像素,实现不同的亮度、色彩、分辨率,以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息,利用多媒体技术,可播放各类多媒体文件。世界上目前最有影响的LED显示屏,当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所,总计使用了18,677,760只LED,面积为10,736平方英尺。屏幕可以划分成多个画面,而同时显示,将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。另外崛起在上海浦东陆家嘴金融中心的震旦国际总部,整个朝向浦西的建筑立面镶上了长100m的超大型LED屏,总计面积达到3600平方米。堪称世界第一。

7、车辆指示灯照明

适用于电动车.摩托车汽车各灯的照明

十二、LED灯电源决定了LED灯的寿命[回目录]

恒流源驱动是最佳的LED驱动方式,采用恒流源驱动,不用在输出电路串联限流电阻,LED上流过的电流也不受外界电源电压变化、环境温度变化,以及LED参数离散性的影响,从而能坚持电流恒定,充沛发挥LED的各种优秀特性。

采用LED恒流电源来给LED灯具供电,由于在电源工作期间都会自动检测和控制流过LED的电流,因而,不用担忧在通电的霎时有过高的电流流过LED,也不用担忧负载短路烧坏电源。

十三、LED的节能[回目录]

1、LED光源发光效率高

发光效率比较:白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦、荧光灯50-70流明/瓦钠灯90-140流明/瓦、大部分的耗电变成热量损耗。

LED光效:可发到50-200流明/瓦,而且发光的单色性好,光谱窄,无需过滤,可直接发出有色可见光。

2、LED光源耗电量少

LED单管功率0.03-0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5-3.5伏。电流15-18毫安反映速度快,可在高频操作,用在同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯的万分之一,荧光管的二分之一,日本估计,如采用光效比荧光灯还要高2倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯、每年可节约相当于60亿升原油,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦。

3、LED光源使用寿命长

白炽灯、荧光灯、卤钨灯是采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧,热沉积、光衰减等特点,而采用LED灯体积小,重量轻,环氧树脂封装,可承受高强机械冲击和震动,不易破碎,平均寿命达10万小时,LED灯具使用寿命可达5-10年,可以大大孤低灯具的维护费用避免经常换灯之苦。

4、LED光源安全可靠性强

发热量低、无热辐射性、冷光源、可以安全抵摸,能精确控制光型及发光角度、光色和、无眩光、不含汞,钠元素等可能危害健康的物质。

5、LED光源有利环保

LED为全固体发光体、耐冲击不易破碎、废弃物可回收、没有污染减少大量二氧化硫及氮化物等有害气体以及二氧化碳等温室气体的产生改善人们生活居住环境,可称“绿色照明光源。”

生产白光LED技术目前有三种:一种,利用三基色原理和目前已能生产的红、绿、蓝三种超高亮度LED按光强1:2:0.38比例混合而成白色,二种,利用超高度InGan蓝色LED,其管总上加少许的钇钻石榴为主体的荧光粉、它能在蓝光激发下产生黄绿光、而此黄绿光又可与透出的蓝光合成白光,三种是不可制紫外光LED,采用紫外光激三基色荧光粉或其他荧光粉,产生多色混合而成的白光。

6、LED光源更节能

当然,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4-9年中每年几倍的节能净收盖期。

十四:LED灯管芯[回目录]

1 台湾LED芯片厂商

晶元光电(Epistar)简称:ES、(联诠、元坤,连勇,国联),广镓光电(Huga),新世纪(Genesis Photonics),华上(Arima Optoelectronics)简称:AOC,泰谷光电(Tekcore),奇力,钜新,光宏,晶发,视创,洲磊,联胜(HPO),汉光(HL),光磊(ED),鼎元(Tyntek)简称:TK,曜富洲技TC,灿圆(Formosa Epitaxy),国通,联鼎,全新光电(VPEC)等。

华兴(Ledtech Electronics)、东贝(Unity Opto Technology)、光鼎(Para Light Electronics)、亿光(Everlight Electronics)、佰鸿(Bright LED Electronics)、今台(Kingbright)、菱生精密(Lingsen Precision Industries)、立基(Ligitek Electronics)、光宝(Lite-On Technology)、宏齐(HARVATEK)等。

2 大陆LED芯片厂商

刘润泽光电科技、三安光电简称(S)、上海蓝光(Epilight)简称(E)、士兰明芯(SL)、大连路美简称(LM)、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大,山东华光、上海蓝宝等。

3 国外LED芯片厂商

CREE,惠普(HP),日亚化学(Nichia),琉明斯,丰田合成,大洋日酸,东芝、昭和电工(SDK),Lumileds,旭明(Smileds),Genelite,欧司朗(Osram),GeLcore,首尔半导体等,普瑞,韩国安萤(Epivalley)等。

十五:LED灯外壳(LED灯杯)[回目录]

LED灯有高效、环保、寿命长的特点。但是常用LED灯的人会发现,LED由于光亮度特别大,很容易使得光能变成热能,使得LED灯很热。这时,如果LED等不能尽快散热,它的寿命就会大大的减少。

很多LED厂家采用铝制外壳给LED灯具。铝外壳容易散热,外观精美,重量轻巧,很多高端电子产品都用铝制外壳。比如说苹果公司的苹果笔记本电脑”Mac Pro”高端电脑系列产品采用全铝制外壳,易于笔记本

电脑散热,这样电脑甚至连风扇都不用装。

LED采用铝外壳可以增加灯芯的寿命,使LED灯看起来美观。但是铝制灯杯造价比较贵,制作成本很高,灯杯需要用车床来进行加工。所以,一些高质量、中质量的LED灯会采用铝灯壳。

另外一种常见的LED灯具外壳是塑料外壳。由于塑料壳的造价很低,一些低端的LED灯具会采用塑料外壳。但是塑料壳不容易散热,塑料遇热时也容易融化、升华产生有害气体。所以,欧洲、北美、日本都不采用塑料外壳。由于国内部分地区大批量需求廉价LED灯,塑料外壳在国内销售量很大。

一、LED尺寸大小:0603、0805、1210、5050是指LED灯带上使用的发光元件----LED的尺寸大小(英制/公制),下面是这些规格的详细介绍:

0603:换算为公制是1005,即表示LED元件的长度是1.0mm,宽度是0.5mm。行业简称1005,英制叫法是0603.

0805:换算为公制是2125,即表示LED元件的长度是2.0mm,宽度是1.25mm.行业简称2125,英制叫法是0805.

1210:换算为公制是3528,即表示LED元件的长度是3.5mm,宽度是2.8mm。行业简称3528,英制叫法是1210.

5050:这是公制叫法,即表示LED元件的长度是5.0mm,宽度是5.0mm。行业简称5050.

二、LED灯数:15灯、30灯、60灯是指LED灯带每米长度上焊接了多少颗LED元件,一般来说1210规格灯带是每米60颗LED,5050规格灯带是每米30颗LED,特殊的有每米60颗LED。不同LED数量的LED灯带价格是不同的,这也是区分LED灯带价格的一个重要因素。

三、色温:是指将一标准黑体加热,温度升高到一定程度时颜色开始由深红- 浅红- 橙黄- 白- 蓝,逐渐改变,某光源与黑体的颜色相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。

一般来说色温不作为考核LED灯带的一个指标,只是国外很多客户因为使用环境的关系,会做一个特别的要求。

光源色温不同,光色也不同:

色温在3300K 以下,光色偏红给以温暖的感觉;有稳重的气氛,温暖的感觉.,通称暖色温。

色温在3000--6000K 为中间,人在此色调下无特别明显的视觉心理效果,有爽快的感觉;故称为" 中性" 色温

色温超过6000K ,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,通称冷色温。

四、亮度:cd(坎德拉)

发光强度的基本单位,坎德拉是国际单位制的基本单位之一。

一般LED灯带不同的颜色会有不同的发光强度,常用单位是mcd,即毫坎德拉。数值越高,说明发光强度越大,也就是越亮。这是评定LED灯带亮度的重要指标,亮度要求越高的灯带价格越贵。这是因为高亮度的LED芯片价格偏贵,并且亮度越高,封装难度越大。

五、发光角度:

这是指LED灯带上LED元件的发光角度,一般通用的贴片LED,即SMD元件的发光角度都是120度。发光角度越大,起散光效果越好,但相对的,其发光的亮度也就相应减小了。发光角度小,光的强度是上去了,但照射的范围又会缩小。因此,评定LED灯带的另一个重要指标就是发光角度。现在市面上有一些不良厂家,为了提高发光的亮度以赚取更高的利润,故意把发光角度减小,稍有不慎,就会买到这样的以次充好的元件。

六、电压:这是指LED灯带的输入电压,一般常用的规格是直流12V,也有的是24V。

LED发光二极管原理(图文)讲解学习

LED发光二极管原理(图文)半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。事实上,数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用(一)LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P 区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光,如图1所示。 假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即λ≈1240/Eg(mm)式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。 (二)LED的特性 1.极限参数的意义(1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。 (2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。(3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。 (4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发

LED发光机理(精)

LED发光二极管的发光机理详细图解 LED发光二极管的发光机理 1.p-n结电子注入发光 图1、图2表示p-n结未知电压是构成一定的势垒;当加正向偏置时势垒下降,p区和n区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率μ比空穴迁移率大得多,出现大量电子向P区扩散,构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合,复合时得到的能量以光能的形式释放。这就是P-N结发光的原 理。 P-N结发光的原理图1 P-N结发光的原理图2 发光的波长或频率取决于选用的半导体材料的能隙Eg。如Eg的单位为电子伏(eV), Eg=hv/q=h c/(λq) λ=hc/(qEg)=1240/Eg (nm) 半导体可分为置接带隙和间接带隙两种,发光二极管大都采用直接带隙材料,这样可使电子直接从导带跃迁到价带与空穴复合而发光,有很高的效率。反之,采用间接带隙材料,其效率就低一些。下表列举 了常用半导体材料及其发射的光波波长等参数。

3.异质结注入发光 为了提高载流子注入效率,可以采用异质结。图4表示未加偏置时的异质结能级图,对电子和空穴具有不同高度的势垒。图5表示加正向偏置后,这两个势垒均减小。但空垒的势垒小得多,而且空穴不断从P区向n区扩散,得到高的注入效率。N区的电子注入P区的速率却较小。这样n区的电子就越迁到价带与注入的空穴复合,而发射出由n型半导体能隙所决定的辐射。由于p取得能隙大,光辐射无法把点自己发到导带,因此不发生光的吸收,从而可直接透射处发光二极管外,减少了光能的损失。 图4 图5 发光二极管与半导体二极管同样加正向电压,但效果不同。发光二极管把注入的载流子转变成光子,辐射出光。一般半导体二极管注入的载流子构成正向电流。应严格加以区别。

LED灯及其发光原理

LED灯及其发光原理 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,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 LED结构图如下图所示 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。 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,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红

白光LED发光原理及其参数介绍

白光LED发光原理及其参数介绍 时间:2009-08-09 12:15:31 来源:未知作者:admin 阅读:432 次 白光是一种组合光,白光LED可以分为单芯片、双芯片和三芯片等,以下将按这一分类来介绍,还将介绍照明用白光LED的一些技术指标。 白光LED发光原理 单芯片 InGaN(蓝)/YAG荧光粉 这是一种目前较为成熟的产品,其中1W的和5W的Lumileds已有批量产品。这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好,Φ5的白光LED在工作1.2万小时后,光输出下降80%,而这种功率LED在工作1.2万小时后,仅下降10%,估计工作5万小时后下降30%。这种称为Luxeon的功率LED最高效率达到44.3lm/w,最高光通量为187lm,产业化产品可达120lm,Ra为75-80。 InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉 Lumileds公司采用460nmLED配以SrGa2S4:Eu2+(绿色)和SrS:Eu2+(红色)荧光粉,色温可达到3000K-6000K的较好结果,Ra达到82-87,较前述产品有所提高。 InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉 Cree、日亚、丰田等公司均在大力研制紫外LED。Cree公司已生产出50mW、 385nm—405nm的紫外LED;丰田已生产此类白光LED,其Ra大于等于90,但发光效率还不够理想;日亚于最近制得365nm、1mm2、4.6V、500mA的高功率紫外LED,如制成白色LED,会有较好效果。https://www.sodocs.net/doc/8418070218.html, ZnSe和OLED白光器件也有进展,但离产业化生产尚远。 双芯片 可由蓝LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。

LED亮化灯具的种类及应用.

LED亮化灯具的种类及应用 LED护栏管 LED护栏管是采用优质超高亮LED发光二极管组成,主要用于城市景观亮化作用。本产品具有耗电低(每米到10W)、低热量、寿命长、耐冲击、可靠性高、节能环保,光色柔和,亮度高等特点。颜色纯正、色彩丰富,超长寿命,平均寿命达8万~10万小时。 LED护栏管原理 是由红绿蓝三基色混色实现七种颜色的变化,采用输出波形的脉宽调制, 即调节LED灯导通的占空比,在扫描速度很快的情况下,利用人眼的视觉惰性达到渐变的效果。一根灯管通过内控芯片,能够分段变化出七种不同颜色,并产生渐变、闪变、扫描、追逐、流水等各种效果,灯管长度要按实际效果要决定长度,常规的长度为一米。抗紫外线照射,防水、防潮。

LED护栏管特点 可放在PCB电路板上按红绿蓝顺序呈直线排列,以专用驱动芯片控制,构成变化无穷的色彩和图形。外壳采用阻燃PC塑料制作,强度高,抗冲击,抗老化,防紫外线,防尘,防潮,防护等级达到IP65。LED 护栏管具有功耗小,低热量,耐冲击,长寿命等优点,配合控制器,即可实现流水,渐变,跳变,追逐等效果。如果应用于大面积工程中,连接电脑同步控制器,还可显示图案,动画视频等效LED数码全彩灯管可以组成一个模拟LED显示屏,模拟显示屏可以提供各种全彩效果及动态显示图像字符,可以采用脱机控制或计算机连接实行同步控制;可以显示各式各样的全彩动态效果。控制系统采用专用灯光编程软件编辑,数码管控制花样更改方便,只需将编辑生成的花样格式文件复制进CF卡即可,数码管控制器可以单独控制,也可多台联机控制,数码管安装编排方式任意,适合各种复杂工程需求。数码管、控制器以及电源等以标准公母插头连接,方便快捷,并具有独特的外形设计,全新的户外防水结构。 LED护栏管应用范围 特别适合应用于广告牌背景、立交桥、河、湖护栏、建筑物轮廓等大型动感光带之中,可产生彩虹般绚丽的效果。用护栏管装饰建筑物的轮廓,可以起到突出美彩亮化建筑物的效果。事实证明,它已经成为照明产品中的一只奇葩,绽放在动感都市。 LED点光源 LED点光源是指以LED作为发光体的点光源,LED属于人造电光源之一。 由于LED的发光体接近“点”光源,灯具设计较为方便,但是,若作为大面积显示时,电流和功耗都较大。LED一般可用于电子设备的指示灯、数码管、显示板等显示器件和光电耦合器件,也常用于光通信等,以及建筑物轮廓,游乐园,广告牌,街道,舞台等场所的装饰。

白炽灯、日光灯、LED的发光原理

白炽灯、日光灯、LED的发光原理 评论:1 条查看:2240 次taoluezheLED发表于2008-01-05 14:24 1.白炽灯 根据白炽灯技术,主要有四种灯泡形式,分别为钨丝灯(tungsten-filament)、卤钨灯(tungsten halogen)、石英卤素灯(quartz halogen)及红外线反射灯 (infra-lamps,简称IR灯)。 1.1 白炽灯的发光原理 白炽灯是将电能转化为光能以提供照明的设备。其工作原理是:电首先被转化成了热,将灯丝加热至极高的温度(钨丝,熔点达3000℃多),这时候组成灯丝的元素的原子核外电子会被激发,从而使得其向较高能量的外层跃迁,当电子再次向低能量的电子层跃迁时,多余的能量便以光的形式放出来了。同时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000℃以上,灯丝在处于白炽状态时,就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高,发出的光就越亮。故称之为白炽灯。 白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极,尾部的密封部分组成。一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体,利用钨的熔点高的特点,将其制造成丝状,通入电流后,钨丝便发光,并有一部分电能转化为热能。在使用白炽灯时,注意不要去处接触灯泡,第一,灯泡表面温度很高,容易烫着手;第二,灯泡在工作时,钨丝在很高的温度下变软,如果晃动灯泡,容易使灯泡损坏。在刚开关刚闭合时钨丝最容易烧断。 1.2 灯丝材料 做灯丝的材料要求具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。钨满足以上这些基本要求,当然这并不是说只有这一种材料,事实上还有铼,钼,钽,锇以及金属碳化物。

LED灯发光原理及基本特征(精)

LED灯发放原理及基本特征 一、LED发光原理 发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体——晶片的面积为10.12mil(1mil=0.0254平方毫米),目前国际上出现大晶片LED,晶片面积达40mil。 其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。 LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前,已商品化的白光LED多是二波长,即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED,即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光,它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。 二、LED光源的基本特征 1、发光效率高 LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将有更大的提高。 2、耗电量少 LED单管功率0.03~0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5伏,电流15~18毫安,反应速度快,可在高频操作。同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一、日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩变化。 3、使用寿命长 采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED 灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5~10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。4、安全可靠性强

led灯的结构及发光原理(精)

led灯的结构及发光原理 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,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。 led灯结构图如下图所示 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。 二、什么是led光源,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LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。 三、单色光led灯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(λp=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(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到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(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=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,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。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。 另外,LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏,匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。 五、白光led灯的开发 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灯开发成功。这种led灯是将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

LED发光原理、光源特点及应用

LED发光原理、光源特点及应用 一、LED的结构及发光 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。 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

LED 照明灯原理

led照明灯原理图 led照明灯原理图 LED是发光二极体( Light Emitting Diode, LED)的简称,也被称作发光二极管,这种半导体组件发展以来一般是作为指示灯、显示板,但目前随着技术增加,已经能作为光源使用,它不但能够高效率地直接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时~10 万小时的使用寿命,同时具备不若传统灯泡易碎,并能省电,同时拥有环保无汞、体积小、可应用在低温环境、光源具方向性、造成光害少与色域丰富等优点。 随着白光LED的出现与更多科技的导入,目前在家用电器及笔记本电脑的指示灯、汽车防雾灯、室内照明等照明设备日渐蓬勃,LED的应用越来越普遍。 LED的发明 在1955年时,美国无线电公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein发现了砷化鎵(GaAs)与及其他半导体合金的红外线放射作用,而1962年美国通用电气公司(GE)的Nick Holonyak Jr则开发出可见光的LEDLED。不过,LED

真正的起飞是在1990年代白光LED出现后,才开始渐渐被重视,而应用面越来越广。 LED的发光原理 LED是一种可以将电能转化为光能的电子零件,并同时具备二极体的特性,也就是具备一正极一负极,LED最特别的地方在于只有从正极通电才是会发光,故一般给予直流电时,LED会稳定地发光,但如果接上交流电,LED会呈现闪烁的型态,闪亮的频率依据输入交流电的频率而定。LED的发光原理是外加电压,让电子与电洞在半导体内结合后,将能量以光的形式释放。目前全球产业所发展出的不同种类LED能够发出从红外线到蓝之间不同波长的光线,而业界也有紫色~紫外线的LED,近年来LED最吸引人的发展是在蓝光LED上涂上萤光粉,将蓝光转化成白光的白光LED产品。LED之所以被称为世纪新光源,原因在于LED具备点光源与固态光源的特性,能够节省能源、高耐震、寿命长、体积小响应快速、并且色彩饱和度高。 LED的顏色:

LED背光的结构及发光原理

赛 维公司培训资 料(保密)LED 背光的结构及发光原理 ?所谓LED 电视,就是使用LED 作为背光源的液晶电视,和传统液晶电视在技术原理上差别不大,只是采用的背光不同,传统液晶电视是CCFL 光源,LED 电视则采用LED 光源。 ? 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。

赛 维公司培训资料(保密)LED 光源的特点 ?LED 是点光源,CCFL 是线光源. ?电压:LED 使用低压电源,供电电压在6-50V 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。?效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80% ,与CCFL 相当.?适用性:体积很小,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。?寿命:10万小时,光衰为初始的50%。?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。?对环境无污染:无有害金属汞。 ? 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,实现红黄绿蓝橙多色发光。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。 ? 价格:LED 的价格比较昂贵

led灯的发光原理及荧光粉改善技术

led灯的发光原理及荧光粉改善技术 led的发光原理。led是由ⅲ一v族化合物,如gaas(砷化镓)、gaasp(磷化镓砷)、a1gaas(砷化铝镓)等半导体制成,其核心是p-n结,因此它具有一般p-n结的伏一安特性,即正向导通、反向截止、击穿特性。当p型半导体和n型半导体结合时,由于交界面处存在的载流子浓度差。于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。这样,p区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子,n区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。空间电荷集中在p区和n区交界面附近,形成了一很薄的空间电荷区,就是p-n结。当给p-n结1个正向电压时。便改变了p-n结的动态平衡。注入的少数载流子(少子)与多数载流子(多子)复合时,便将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。如果给pn结加反向电压,少数载流子(少子)难以注入,故不发光。 白光led的主要实现方法。目前,氮化镓基led获得白光主要有:蓝光led+黄色荧光粉、三色led合成白光、紫光led+三色荧光粉3种办法。最为常见形成白光的技术途径是蓝光led芯片和可被蓝光有效激发的荧光粉结合组成白光led.led辐射出峰值为470nm 左右的蓝光,而部分蓝光激发荧光粉发出峰值为570nm左右的黄绿

光。与另一部分的蓝光与激发荧光粉产生的黄绿光混合产生ylo:ce 白光。目前采用的荧光粉多为稀土激活的铝酸盐ylo:ce(yag),当有蓝光激发它时发出黄绿色光,所以称作黄绿色荧光粉。该方法发光,发光效率高,制备简单,工艺成熟。但色彩随角度而变。光一致性差,而且荧光粉与led的寿命也不一致,随着时问的推移,显色指数和色温都会变化,影响了发光光源的发光质量。 采用红、绿、蓝三原色led芯片或三原色led管混合实现白光。前者为三芯片型,后者为3个发光管组装型。红、绿、蓝led 封装在1个管内,光效可达20lm/w,发光效率较高,显色性较好。不过,这种合成白光方法的不足之处就是led的驱动电路较为复杂。三芯片型三原色混合成本较高,而且由于红绿蓝3种led的光衰特性不一致,随着使用时间的增加,三色的混合比例会变化。显色指数也会相应变化紫外光或紫光led激发三原色荧光粉,产生白光。采用这种方法更容易获得颜色一致的白光,因为颜色仅仅由荧光粉的配比决定,此外,还可以获得很高的显色指数。但其最大的难点在于如何获得高转换效率的三色荧光粉,特别是高效红色荧光粉。而且防止紫外线泄露也是很重要的。 添加红色荧光粉对大功率白光led光效和显色指数的影响 白光led是最具吸引力的21世纪绿色照明光源,日亚发明的制

GaN基LED发光原理及参数要点

2.1GaN基LED发光原理 大部分LED是利用MOCVD在衬底材料上异质外延而成,目前比较成熟的衬底材料是蓝宝石和碳化硅,硅基和ZnO基等其他衬底材料尚未成熟。LED外延片的结构主要包括MIS结、P-N结、双异质结和量子阱几种,当前绝大多数LED均是量子阱结构的。外延片的基本结构如图1-2所示。 目前使用的大部分灯具是白炽钨丝灯或者采取气体放电,而半导体发光二极管(LED)的发光原理则迥然不同。发光二极管自发性(Spontaneous)的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。 假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在近PN结面数μm以内产生。

理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即 λ=1240/Eg 电子由导带向价带跃迁时以光的形式释放能量,大小为禁带宽度Eg,单位为电子伏特(eV。由光的量子性可知,hf= Eg [h为普朗克常量,f为频率,据f=c/λ,可得λ=hc/Eg,当λ的单位用um, Eg单位用电子伏特(eV)时,上式为λ=1.24um·ev/Eg ],若若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间 发光效率与材料是否为直接带隙(Direct Bandgap)有关,图 1.1(a)是直接带隙材料。这些材料的导带最低点与价带的最高点在同一K空间。所以电子与空穴可以有效地再复合(Recombination)而发光。而图 1.1(b)的材料均属于间接带隙(IndirectBandgap),其带隙及导带最低点与价带最高点不在同一K空间,以致电子与空穴复合时除了发光外,还需要产生声子(Phonon)的配合,所以发光效率低[7]。目前发光二极管用的都是直接带隙的材料。 2.2 大功率LED基本参数及性能指标 1.极限参数的意义 (1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。 (2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 (3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。 (4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。 2.电参数的意义 (1)光谱分布和峰值波长:某一个发光二极管所发之光并非单一波长,其

LED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,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┌氲继宀牧系腜N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。 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LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,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(λp=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(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到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(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=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,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。1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车

白光LED发光原理及技术指标

白光是一种组合光,白光LED可以分为单芯片、双芯片和三芯片等,以下将按这一分类来介绍,还将介绍照明用白光LED的一些技术指标。 白光LED发光原理 单芯片 InGaN(蓝)/YAG荧光粉 这是一种目前较为成熟的产品,其中 1W的和5W的Lumileds已有批量产品。这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好,Φ5的白光LED在工作1.2万小时后,光输出下降80%,而这种功率LED在工作1.2万小时后,仅下降10%,估计工作5万小时后下降30%。这种称为Luxeon的功率LED最高效率达到44.3lm/w,最高光通量为187lm,产业化产品可达120lm,Ra为75-80。 InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉 Lumileds公司采用460nmLED配以SrGa2S4:Eu2+(绿色)和SrS:Eu2+(红色)荧光粉,色温可达到3000K-6000K的较好结果,Ra达到82-87,较前述产品有所提高。 InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉 Cree、日亚、丰田等公司均在大力研制紫外LED。Cree公司已生产出50mW、385nm—405nm的紫外LED;丰田已生产此类白光LED,其Ra大于等于90,但发光效率还不够理想;日亚于最近制得365nm、1mm2、4.6V、500mA的高功率紫外LED,如制成白色LED,会有较好效果。 ZnSe和OLED白光器件也有进展,但离产业化生产尚远。 双芯片 可由蓝 LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。 三芯片 (蓝色+绿色+红色)LED Philips公司用470nm、540nm和610nm的LED芯片制成Ra大于80的器件,色温可达3500K。如用470nm、525nm和635nm的LED芯片,则缺少黄色调,Ra 只能达到20或30。

LED 灯的原理与功能

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 [编辑本段]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。 [编辑本段]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。 [编辑本段]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(λ p =650nm),在驱动电流为20 毫安时,光通量只有千分之几个流明,相应的发光效率约流明/ 瓦。70 年代中期,引入元素In 和N ,使LED 产生绿光(λ p =555nm ),黄光(λ p =590nm )和橙光(λ p =610nm ),光效也提高到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(λ p =615nm )的光效达到100 流明/ 瓦,而后者制成的LED 在绿色区域(λ p =530nm )的光效可以达到50 流明/ 瓦。 [编辑本段]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

发光LED的原理及特性详解(精)

发光LED的原理及特性详解 (一)LED发光原理 -Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向 有发光特性。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光,如图1所示。 假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即λ≈1240/Eg(mm)式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。 (二)LED的特性 1.极限参数的意义 1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。 2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。 4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。 2.电参数的意义 1)光谱分布和峰值波长:某一个发光二极管所发之光并非单一波长,其波长大体按图2所示。由图可见,该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大,该波长为峰值波长。 2)发光强度IV:发光二极管的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时,则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小,所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 3)光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔. 4)半值角θ1/2和视角:θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。半值角的2倍为视角(或称半功率角)。 3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线(法线)AO的坐标为相对发光强度(即发光强度与最大发光强度的之比)。显然,法线方向上的相对发光强度为1,离开法线方向的角度越大,相对发光强度越小。

LED灯恒流驱动电源设计指导书(新)

LED高效恒流驱动电源的设计指导书 第1章绪论 1.1 LED工作原理 1.1.1 LED发光原理 发光二极管(LED)是一种将把电能变成光能的器件,发光二极管的主要部份是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在P型半导体中,空穴占有绝对地位,而在N型半导体中电子占绝大多数。在这两者之间是p-n结。的大体工作过程是一个电变光的过程,当LED的p-n结由外部电路加上正向偏压时,P区的正电荷将向N区扩散,同时N区的电子也向P区扩散,电子与空穴结合然后释放能量,一部分能量由光的形式散发出来,这就是发光的原因。不同大小的能量水平的差异,频率和波长的光的不同,相应的光的颜色是不同的,这便是LED发光原理。 1.1.2 LED光源的特点 1超低能耗 比起传统的白炽灯为首的白炽灯,至少节省20%以上的电量,节约了资源。 2超长寿命 传统的节能灯的寿命是2000~8000小时,而LED照明灯寿命可达5万~10万小时。 3响应时间短 LED灯的响应时间比传统的照明灯快几个数量级。 4工作电压低 LED的驱动电源既可以是高压电源又可以是低压电源,相比传统的照明灯,它更加适应电压的变化,电压发生变化的时候不容易损坏。 5绿色环保 符合欧盟标准,不会造成环境污染,并且LED可以被回收利用。 6坚固可靠 LED完全封装在循环氧树脂里面的LED,它比传统照明灯更加坚固不易损坏。 7不招蚊虫 因LED用二极管发光技术,使用的冷光源,所以不招蚊虫。 8自选颜色 可以通过不同的设计以及电流的大小来改变LED的颜色。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。 目前白色LED发光效率已经突破120LM/W,是白炽灯15LM/W的8倍,是荧光灯50LM/W的2倍多。LED的光谱中没有紫外线和红外线成分,所以有害辐射小。在散热良好的情况下,LED的光通量半衰期大于5万小时以上,可以正常使用20年,器件寿命一般都在10万小时以上,是荧光灯寿命的10倍,是白炽灯的100倍。这种灯具具有非常好的节能长寿命特性,随着白色LED价格的不断降低,LED照明灯不但在节日彩灯装饰中广泛应用,而且逐步延伸到路面照明、民用照明等低照度要求的领域,全面进入实用化,并且在环保方面废弃物可以回收,没有荧光灯的汞污染问题,是国家重点发展的继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明产业。

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