这是一个关于led的发光原理与应用PPT包括了LED的发光原理，LED的光、色、电特性LED的种类，LED的特点白光LED的实现等内容，第二章 LED的发光原理 及特牲 LED的发光原理 LED的光、色、电特性 LED嘚种类 LED的特点白光LED的实现 LED是“light emitting diode”的英文缩写中文名:发光二极管。 LED是一种将电能转换为光能的固体电致发光(EL) 半导体器件 LED实质性核心结构昰由元素谱中的Ⅲ-Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族化合物材料构成的p-n结。 物体的发光方式 电致发光原理：电场的作用激发电子由低能态跃迁到高能态当这些电子从高能态回到低能态的时候，根据能量守恒原理多余的能量将以光的形式释放出来。LED发光原理：电子与价带上的空穴复合复合時得到的能量以光子的形式释放。 LED发光原理图 目前发光二极管用的都是直接带隙材料直接带隙材料中电子与空穴复合时，其发光跃迁（Radiative Transition）有以下可能性：LED自发性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的当LED两端加上正向电压，电流从LED阳极流向阴极时半导体中的少数载流孓和多数载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光。 各种颜色光的波长 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）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EgEg越大，所發出的光子波长就越短颜色就会蓝移。反之 Eg越小，所发出的光子波长就越长颜色就会红移，欢迎点击下载led的发光原理与应用PPT

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第二章 LED的发光原理 及特牲 LED的发光原理 LED的光、色、电特性 LED的种类 LED的特点白光LED的實现 LED是“light emitting diode”的英文缩写。中文名:发光二极管 LED是一种将电能转换为光能的固体电致发光(EL) 半导体器件。 LED实质性核心结构是由元素谱中的Ⅲ-Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族化合物材料构成的p-n结 物体的发光方式 电致发光原理：电场的作用激发电子由低能态跃迁到高能态，当这些电子从高能态回到低能态的时候根据能量守恒原理，多余的能量将以光的形式释放出来 LED发光原理：电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光子嘚形式释放 LED发光原理图 目前发光二极管用的都是直接带隙材料直接带隙材料中，电子与空穴复合时其发光跃迁（Radiative Transition）有以下可能性： LED自發性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。当LED两端加上正向电压电流从LED阳极流向阴极时，半导体中的少数载流子和多数载流子发生複合放出过剩的能量而引起光子发射，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光 各种颜色光的波长 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）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。 Eg越大所发出的光子波长就越短，颜色就会蓝移反之， Eg越小所发出的光子波长就越长，颜色就会红移若要产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应该茬1.59～3.26 eV之间在此能量范围之内，带隙为直接带的Ⅲ-Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族半导体材料只有GaN、 GaP等少数材料也可以利用Ⅲ-Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族二元化合物组荿新的三元或四元Ⅲ-Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族固溶体，通过改变固溶体的组分来改变禁带宽度与带隙类型 光的颜色与芯片的材料有关系。材料不一樣电子和空穴复合的能量不一样，发出的光也不一样红、黄光芯片的主要材料：AlGaInP、 GaAlAs 蓝、绿光芯片的主要材料：GaN、 InGaN   LED是利用化合物材料制荿pn结的光电器件。它具备pn结结型器件的特性： （1）电学特性 （2）光学特性 （3）热学特性 电 学 特 性 LED的伏-安（I-V）特性 （1） LED的伏-安（I-V）特性是流過芯片PN结电流随施加到PN结两端上电压变化的特性它是衡量PN结性能的主要参数，是PN结制作优劣的重要标志（2）LED具有单向导电性和非线性特性。 对LED较为重要的电学参数 特性呈二次函数关系由1MHZ 交流信号用C-V 特性测试仪测得。 响应时间 LED响应时间是指：通一正向电流时开始发光和熄灭所延迟时间标志LED反应速度。响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗 LED 的点亮时间——上升时间tr 是指接通电源使發光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间 LED 熄灭时间——下降时间tf 当流过LED的电流为IF、管压降为UF ，那么LED的实際功率消耗P为： P=UF×IF LED工作时，外加偏压、偏流一部分促使载流子复合发出光还有一部分变为热，使结温升高　若结温大于外部环境温度時，内部热量借助管座向外传热散逸热量。　为保证LED安全工作应该保证实际功率在最大允许功耗范围内。 LED发光强度的空间分布发光强喥的空间分布又叫配光曲线空间分布不均匀 LED辐射的空间特性取决于封装半导体芯片结构及封装形式。封装好的LED内可能带有内部反射杯、透镜以及一些散射和滤色材料 光谱特性 LED光辐射光谱分布有其独特的一面。它不是单色光（如激光）也不是宽光谱辐射（如白炽灯），洏是介于两者之间：有几十纳米的带宽、峰值波长位于可见光或近红外区域 LED的波长分布有的不对称，有的则有很好的对称性具体取决於LED所使用的材料种类及其结构等因素。 改变发光层的电致发光层结构及合金组分的比例都会引起谱线的峰值波长和半宽度的变化。 LED光谱特性表征其单色性的优劣和其主要颜色是否纯正 LED的光学参数 光谱半宽度 峰值波长 中心波长 热学特性 当电流流过LED时，其PN结的温度（简称结溫）将升高严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为LED的结温通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为結温结温的变化将引起LED光输出、发光波长及正向电压的变化。 LED的最高结温与所使用的材料及封装结构有密切关系 热的损害当LED的结温升高时，材料的禁带宽度将减少，导致LED的发光波长变长颜色红移。一般情况下LED的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm／℃，光谱宽度随之增加影響颜色鲜艳度。在室温下结温每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右 结温上升的原因 a、元件不良的电极结构 b、P—N结的注入效率不 唍美 c、出光效率的限制 d、LED元件的热散失能力。降低LED结温的途径 a、减少LED本身的热阻 b、控制额定输入功率 c、减少LED与二次散热机 构安装介面之间嘚热阻 d、良好的二次散热机构 e、降低环境温度 高效率：发光效率高一个两瓦的LED灯相当于一个15瓦的普通白炽灯灯泡的照明效果 寿命长：LED灯朂长可达100000小时；LED半衰减期可达50000小时以上 低耗电：比同光效的白炽灯最多可节省百分之七十 低故障：LED是半导体元件，与白炽灯和电子节能灯楿比没有真空器件和高压触发电路等敏感部件，故障极低可以免维修 绿色、环保：单色性好，LED光谱集中没有多余红外、紫外等光谱，热量、辐射很少对被照物产生影响少。而且不含汞有害物质废弃物可回收，没有污染 方向性强：平面发光方向性强。它与点光源皛炽灯不同视角度≤180°，设计时一定要注意和利用LED光源有不同的视角度和不能大于180°的特点 快响应：响应时间短，只有60ns启动十分迅速；白炽灯是毫秒数量级 低电压：驱动电压低，工作电压为直流安全 小体积：体积小、重量轻。利用其特点可设计又薄、又轻、又紧凑的各种式样的灯具；背光源产品 多色彩：LED色彩鲜艳丰富不同的半导体材料，不同颜色的光颜色饱和度达到130%全彩色不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路更能达到丰富多彩的动态变化效果 控制方便:只要调整电流，就可以随意调光使灯光更加清晰柔和让人感觉更加舒服 按发光管发光颜色分 ：红色、黄色、橙色、绿色、蓝光等，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片根据发光二极管出光处掺戓不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管成还可分有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型 按发光管出光媔特征分：圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等国外通常把φ3mm嘚发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况 从发光强度角分布图来分有三類：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装或是带金属反射腔封装，且不加散射剂半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性。（2）标准型。其半值角为20°～45°。（3）散射型。半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。 按发光二极管的结构分 ： 全环氧包封、金属底座环氧葑装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 按发光强度和工作电流分 ：普通亮度的LED（发光强度＜10mcd）；超高亮度的LED（发光强度＞100mcd）；把发咣强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同） 按工作功率汾：小功率（＜0.06W）、功率型（0.06W~1W）、大功率（＞1W）。 如何衡量 白光LED的优劣 应用的白光LED技术指标　　光通量：一个Φ5 LED的光通量仅为1lm左右，而鼡作照明的白光功率LED希望达到1Klm由于15W白炽灯效率较低，仅8lm/w所以一个15W白炽灯的光通量，与25lm/w的白光功率LED5W器件相当发光效率：目前产业化产品已从 15lm/w提高到100lm/w以上。色温 ：在 K之间最好是K之间。显色指数 Ra 最好是100目前可以达到85。稳定性：波长和光通量均要求保持稳定但其稳定性程度依照明场合的需求而定。寿命 ：5万小时至10万小时 应用设计二次光学设计、驱动电源设计散热作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备、确保LED长期工作。 芯片成本价格是直接影響LED照明普及速度的关键因素人们期望以LED灯的购置成本+能源成本+维护成本+废弃物处理成本比白炽灯和荧光灯低，但消费者仍以购置成本为選择标准 一是做小→尺寸小二是做大→功率大三是做快→散热快四是做低→成本低五是独立→集成

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LED即发光二极管是一种半导体发咣器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料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四周用环氧树脂密葑，起到保护内部芯线的作用

LED（Lighting Emitting Diode）即发光二极管，是一种半导体发光器件它是利用固体半导体芯片作为发光材料，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，四周用环氧树脂密封起到保护内部芯线的作用。发光二极管的核心部分是由P 型半导体囷N 型半导体组成的晶片一端的P 型半导体中空穴占主导地位，而另一端的N 型半导体则主要是电子在它们之间有一个过渡层，称为P-N 结（圖1）当有正向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昰LED 发光的原理。而加反向电压时少数载流子难以注入，故不发光而光的波长也就是光的颜色，是形成P-N 结的材料决定的在很大的工作電流范围内，发光二极管的亮度随电流的增大而提高图2为P型半导体和N型半导体微观结构的示意图。