2.1LED的工作原理.ppt

* * 2 LED照明知识 2.1 LED的工作原理 2.2 LED的光学特性 2.3 LED的电学特性 2.4 LED的热学特性 2.5 LED衬底材料与制造技术 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 LED是第四代光源(绿色照明) 按电光源的发光机理分类 第一代光源:电阻发光如白炽灯。 第二代光源:电弧和气体发光如钠灯。 第三代光源:荧光粉发光如荧光灯。 第四代光源:固态芯片发光如LED。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 白炽灯发光机理 白炽灯是将电能转化为光能的，以提供照明的设备。 工作原理： 电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）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摄氏度以上，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。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 日光灯发光机理 当日光灯接入电路以后，起辉器两个电极间开始辉光放电，使双金属片受热膨胀而与静触极接触，于是电源、镇流器、灯丝和起辉器构成一个闭合回路。 电流使灯丝预热，当受热时间1-3秒后，起辉器的两个电极间的辉光放电熄灭，随之双金属片冷却而与静触极断开，当两个电极断开的瞬间，电路中的电流突然消失，于是镇流器产生一个高压脉冲，它与电源叠加后，加到灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电。 灯管里面装入一些特殊的气体，又在灯管的管壁上涂上荧光粉，通电之后由于放电而产生光。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 荧光灯发光机理 通过电子打击水银蒸汽，产生紫外线，紫外线再照射灯 管内壁上的荧光粉，激发它产生可见光。 可见光可以激发视网膜上的感光细胞，使它们产生神经 冲动，神经冲动传入大脑产生光感觉。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 LED发光机理 LED全称Light Emitting Diode，即发光二极管。是一种半导体固体发光器件，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。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物（III-V族化合物，是元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb形成的化合物，主要包括镓化砷（GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓等），如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生P、N架构。因此它具有一般P-N结的I-N特性。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 在一定条件下，它还具有发光特性。两种不同的载流子（在半导体内运动的电荷载体。一般指其中的自由电子或空穴）： 空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶（原子或原子核内，电子或核子所能存在的量子态），同时以光子的模式释放出能量。 发出光的波长（决定颜色），是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。 由于硅和锗是间接带隙材料，在这些材料在常温下电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，所以硅和锗二极管不能发光。但在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显。 发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 LED发光机理 把电能转化为光能发光。二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。 当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。 不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 温度 电场 电子 空穴 主要导电载子为电子及空穴 半导体因温度(加热)或外加电场(通电)使外层电子脱离原子核束缚 电子脱离原子核后，原来的空位则形成空穴 2.1 LED的工作原理：LED与传统光源的不同发光机理 LED种类 不可见光LED LED 可见光LED GaP系L