LED技术全面解析.pdf

在古希腊神话故事中，创造了人类之神普罗米修斯为了使人们能够获得永恒的光明，不惜 触怒最高之神宙斯，把能驱走黑暗，带来温暖和光明的火种偷偷带给人类，自己却受到了 残酷的惩罚。这个故事不仅说明了光明对人类的重要，也反映了人类在追逐光明的道路上 所付出的种种苦难。 光明是人类的本能追求之一 在19 世纪爱迪生发明电灯之前，人类实现照明的方式非常简单，那就是直接借助各 种火源的直射光，例如蜡烛、油灯等等。这些发光设备虽然在人类的历史长河中点燃了漫 漫岁月，却因为极低的发光效率和发光质量，只能尘封在历史的博物馆中，进入20 世纪后， 随着人类新工业革命的爆发，以爱迪生发明的新式白炽灯为代表的照明设备，正式成为人 类生产生活中的主流发光设备。 在白炽灯出现之后，人类社会的电力照明设备大致经过了三个重要的发展阶段，这三 个阶段中的代表性光源分别为荧光灯、高强度气体放电灯和LED 光源。其中高强度气体放 电灯由于对使用环境要求严格，成本较高，目前还不是民用领域的主流照明设备，所以， 和我们日常生活息息相关的光源设备，也就只有白炽灯、荧光灯和LED 光源这三大类。 LED 光源 在这三大类光源中，LED 照明技术是出现时间最晚，优点最多的一种照明技术，因此， 自从20 世纪60 年代出现以来，伴随着近代半导体技术的发展，得到了大量的普及应用， 特别是进入21 世纪之后，由LED 照明技术衍生而出的LED 显示技术和LED 辅助显示技术， 已经显露越来越强烈的发展势头。 除了在日常电力照明领域正在普及的LED 光源，目前在显示领域和LED 有关的设备 主要有两种：一是直接使用LED 成像的LED 显示屏，另一种就是利用LED 的优良发光特性， 把LED 作为电视背光源使用的新型液晶电视。另一种曝光率较高的OLED 显示技术，虽然只 比LED 多了一个字母，但是由于技术层面较大的差距，可以看成一类全新的显示技术，因 此并不在本文的探讨范围之内。 那么LED技术的原理是什么？相比于白炽灯和荧光灯，LED技术有什么样的优点？LED 显示设备和LED 辅助显示设备又是什么东西？这就是本文将要阐述的三个方面。 LED 照明技术的原理 LED 是英文light emitting diode 的缩写，即：光线激发二极管，属于一种半导体 元器件。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。打个比方，LED 就 像一个汉堡，可以发光的材料是夹层中的 “肉饼”，而上下的电极就是夹肉的面包。而通 过对其中发光材料的研究，人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的LED 元件，但是 无论怎么变化，LED 总的发光原理和结构都没有发生太大的变化。 LED 光源的优点 红光LED 白光LED 作为一种出现时间最晚的照明技术，LED 的优点不仅体现在发光质量方面，在其生产、 制造、易用性方面都要大大超越白炽灯、荧光灯等传统光源，因此自60 年代诞生以来，得 到了长足的发展和应用。而相对于白炽灯、荧光灯等老一代发光设备，LED 的优点主要体现 在以下几个方面： 1.LED 在结构上没有玻璃外壳，不需要想白炽灯或者荧光灯那样在灯管内抽真空或者冲入特 定气体，因此抗震、抗冲击性良好，给生产、运输、使用各个环节带来便利。 2.LED 元件的体积可以做的非常小，更加便于各种设备的布置和设计。 3.LED