关于LED基本知识解析

关于LED基本知识解析一、LED的结结构及发光原原理

50年前人们已已经了解半导导体材料可产产生光线的基基本知识，第第一个商用二二极管产生于于1960年。LED是英文lighttemitttingdiodee（发光二极管管）的缩写，它它的基本结构构是一块电致致发光的半导导体材料，置置于一个有引引线的架子上上，然后四周周用环氧树脂脂密封，起到到保护内部芯芯线的作用，所所以LED的抗震性能能好。LED结构图如下下图所示发光光二极管的核核心部分是由由p型半导体和n型半导体组组成的晶片，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、LEDD光源的特点

1.电压：LED使用低压电电源，供电电电压在6-24V之间，根据据产品不同而而异，所以它它是一个比使使用高压电源源更安全的电电源，特别适适用于公共场场所。

2.效能：消耗耗能量较同光光效的白炽灯灯减少80%

3.适用性：很很小，每个单单元LED小片是3-5mm的正方形，所所以可以制备备成各种形状状的器件，并并且适合于易易变的环境

4.稳定性：10万小时，光光衰为初始的的50%

5.响应时间：：其白炽灯的的响应时间为为毫秒级，LED灯的响应时时间为纳秒级级

6.对环境污染染：无有害金金属汞

7.颜色：改变变电流可以变变色，发光二二极管方便地地通过化学修修饰方法，调调整材料的能能带结构和带带隙，实现红红黄绿兰橙多多色发光。如如小电流时为为红色的LED，随着电流流的增加，可可以依次变为为橙色，黄色色，最后为绿绿色8.价格：LED的价格比较较昂贵，较之之于白炽灯，几几只LED的价格就可可以与一只白白炽灯的价格格相当，而通通常每组信号号灯需由上300～500只二极管构构成。三、单色光光LED的种类及其其发展历史

最早应应用半导体P-N结发光原理理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当当时所用的材材料是GaAsP，发红光（λp=6500nm），在驱动动电流为20毫安时，光光通量只有千千分之几个流流明，相应的的发光效率约约0.1流明/瓦。70年代中期，引引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=5555nm），黄光（λp=5900nm）和橙光（λp=6100nm），光效也也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出出现了GaAlAAs的LED光源，使得得红色LED的光效达到10流明/瓦。90年代初，发发红光、黄光光的GaAlIInP和发绿、蓝蓝光的GaInN两种新材料料的开发成功功，使LED的光效得到到大幅度的提提高。在2000年，前者做做成的LED在红、橙区区（λp=6155nm）的光效达达到100流明/瓦，而后者者制成的LED在绿色区域域（λp=5300nm）的光效可可以达到50流明/瓦。四、单色光LEED的应用

最初LED用作仪器仪仪表的指示光光源，后来各各种光色的LED在交通信号灯灯和大面积显显示屏中得到到了广泛应用用，产生了很很好的经济效效益和社会效效益。以12英寸的红色色交通信号灯灯为例，在美美国本来是采采用长寿命，低低光效的140瓦白炽灯作作为光源，它它产生2000流明的白光光。经红色滤滤光片后，光光损失90%，只剩下200流明的红光光。而在新设设计的灯中，Lumilleds公司采用了18个红色LED光源，包括括电路损失在在内，共耗电电14瓦，即可产产生同样的光光效。

汽车信信号灯也是LED光源应用的的重要领域。1987年，我国开开始在汽车上上安装高位刹刹车灯，由于于LED响应速度快快（纳秒级），可可以及早让尾尾随车辆的司司机知道行驶驶状况，减少少汽车追尾事事故的发生。

另外，LED灯在室外红红、绿、蓝全全彩显示屏，匙匙扣式微型电电筒等领域都都得到了应用用。五、白光LEDD的开发

对于一一般照明而言言，人们更需需要白色的光光源。1998年发白光的LED开发成功。这这种LED是将GaN芯片和钇铝铝石榴石（YAG）封装在一一起做成。GaN芯片发蓝光光（λp=4655nm，Wd=300nm），高温烧烧结制成的含含Ce3+的YAG荧光粉粉受此蓝光激激发后发出黄黄色光发射，峰峰值550nm。蓝光LED基片安装在在碗形反射腔腔中，覆盖以以混有YAG的树脂薄层层，约200-5500nm。LED基片发出的的蓝光部分被被荧光粉吸收收，另一部分分蓝光与荧光光粉发出的黄黄光混合，可可以得到得白白光。现在，对对于InGaNN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化化学组成和调调节荧光粉层层的厚度，可可以获得色温温3500--100000K的各色白光光。目前前已商品化的的第一种产品品为蓝光单晶晶片加上YAG黄色荧光粉粉，其最好的的发光效率约约为25流明/瓦，YAG多为日本日日亚公司的进进口，价格在在2000元/公斤；第二二种是日本住住友电工亦开开发出以ZnSe为材料的白白光LED，不过发光光效率较差。从从表中也可以以看出某些种种类的白色LED光源离不开开四种荧光粉粉：即三基色色稀土红、绿绿、蓝粉和石石榴石结构的的黄色粉，在在未来较被看看好的是三波波长光，即以以无机紫外光光晶片加R.G.B三颜色荧光光粉，用于封封装LED白光，预计计三波长白光光LED今年有商品品化的机机会会。但此处三三基色荧光粉粉的粒度要求求比较小，稳稳定性要求也也高，具体应应用方面还在在探索之中。六、业界概概况在LED业者中，日日亚化学是最最早运用上述述技术工艺研研发出不同波波长的高亮度度LED，以及蓝紫紫光半导体激激光（LaserrDiodde；LD），是业界界握有蓝光LED专利权的重重量级业者。在在日亚化学取取得兰色LED生产及电极极构造等众多多基本专利后后，坚持不对对外提供授权权，仅采自行行生产策略，意意图独占市场场，使得蓝光光LED价格高昂。但但其他已具备备生产能力的的业者相当不不以为然，部部分日系LED业者认为，日日亚化工的策策略，将使日日本在蓝光及及白光LED竞争中，逐逐步被欧美及及其他国家的的LED业者抢得先先机，届时将将对整体日本本LED产业造成严严重伤害。因因此许多业者者便千方百计计进行蓝光LED的研发生产产。目前除日