毕业设计（论文）-LED故障检测系统研究.doc

第一章 绪论 1.1 LED灯原理 Light Emitting Diode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件,它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。 LED发光原理及特点： 多变幻：LED光源可利用LED通短时间短和红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的“动态光源”。 寿命长：LED 光源无灯丝、工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，也就是5年到10年时间。 白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的，二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。 1.2 研究LED灯的意义 目前，全球有近200家公司和300多所大学以及研究机构从事氮化镓基LED的材料生长、器件制作工艺和相关装备制造的研究和开发工作，居于领先水平的公司主要有日本的Nichia、Toyota Gosei、索尼、三洋、美国的Cree Lumileds，欧洲的Osram、菲利普、中国台湾的芯片厂家主要有国联、晶元、光磊、广镓、灿元、连威等，封装方面主要有亿光电子、鼎元光电、佰鸿工业等。 这些跨国大公司多有原创性的专利，引领技术潮流，占有绝大多数的市场份额，其中日本的日亚公司是全世界研究和生产LED的“顶尖”单位，十余年来其氮化镓基LED的研究和开发水平一直领先其它单位2-3年。日亚公司在生产白色LED的荧光粉材料方面拥有多项专利，在InGaN白色LED芯片供应上一直占统治地位，但专利技术一直控制在内部使用。Lumileds公司也已开发出最大发光功率达120lm的白光LED，美国加州大学固态发光及显示中心计划在2007年前开发出效率为200lm/W的白光LED。 我国台湾是世界LED生产的最重要基地，其产量超过全球LED产量的1/3，早在20世纪90年代初已经名列世界第三位。目前我国台湾LED产品市场占有率已达28%，超过了美国，位居世界LED市场第二位，产品80%以上外销，主要销往韩国、日本、美国和欧洲等地，目前台湾地区LED业主要是向全彩化、高亮度和大型化的方向发展，仅用于LED生产的MOCVD装备就多达200多台。 据CIR预测，全球LED市场将从2004年的36.8亿美元的基础上，增长至2005年的39亿美元，预计到2007年，全球LED市场将达47亿美元，其中，高亮度发光二极管市场将占44%的份额，可望达到5.2亿美元，占11%的市场份额。 据Strategies Unlimited统计，2005年用于手机和其它手持设备的LED的销量在过去2年中增长了3倍，达到20.28亿美元。占当年市场份额的51%、汽车领域销量达到5.46亿美元，显示屏领域销量达到5.46亿美元，各占14%的市场份额，照明领域销量达到2.34亿美元，交通信号灯领域销量达到0.78亿美元，与此同时，LED还将在未来10年内大举进入现被白炽灯和日光灯所占据的价值120亿美元的传统照明市场。即使不考虑传统照明，这也是一个欣欣向荣的市场，预计，高亮度LED将在全球范围内大量销售，这一最大发展也最快的LED市场，在未来5年内将以14%的年增长率增长，从2004年的36.8亿美元涨至2009年的72亿美元，与以前的LED相比，镓基高亮度LED技术具有更高的发光效率，能产生甚至可以在日光下或户外使用的光线。 据业内人士预测，到2008年，全球LED的应用市场将从2004年的125亿美元提高到500亿美元，市场潜力巨大，竞争也将越来越激烈，美国能源部的研究报告分析，到2010年，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年节约电费可达350亿美元，半导体灯有望形成500亿美元的大产业。 1.3 LED故障检测系统研究的意义 首先，LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要 其次，通过对系统的