LED的原理和应用LED的原理和应用.doc

研究性学习总结 题目： LED的原理和应用 学校： 潮州市南春中学 学年度： 2013--2014学年度 班级： 109班 组长： 谢 组员：周 、李 、马 舒 、莫 、谢 卢 、陈 指导老师： 物理老师 LED的原理和应用 一、课题背景 在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，以低能耗、低污染和低排放为基础的“低碳经济”成为全球热点。人类照明用电对电力资源的需求越来越大，西方发达国家照明用电占总电量的比例竟然到了14%左右。因此，发展新型照明光源，提高电力资源的利用效率变得至关重要。LED技术一直由西方国家控制，但是近年发展中国家也投入大量的资金和人才从事LED的开发研究，因此发展也很快，中国现在在LED方面的技术也得到了极大的发展，已经有很多生产制造LED的公司。据《中国LED照明产业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》分析认为，LED照明市场一直被认为是LED最重要、最具发展前景的应用。传统光源技术成长缓慢，面临发展瓶颈; LED照明技术进步与成本不断降低，受“十城万盏”政策的推动，我国LED路灯市场将保持持续增长，至2013年我国LED路灯市场规模预计达到86.63亿元，占到全球市场规模的五成左右，成为全球最重要的LED路灯市场之一。 随着广告传媒，体育场馆，舞台背景，市政工程行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。 二、研究目的 随着社会科技不断发展，一种新型的光电效应被发现于二十世纪50年代。发光二极管（英语：Light-Emitting Diode，简称LED）1960年进入商用领域，随着LED制造工艺的不断改善和新材料的开发应用，白光LED一推向市场就受到人们的极大关注，其最大的吸引力在于作为第四代照明光源拥有庞大的照明市场和显著的节能前景。作为中学生的我们有必要对现代科技的了解，普及科技知识。对日常生活的照明方式，新型照明的发展前景有一定的了解，以LED的原理和应用进行合作探究。 三、研究过程、方法 过程： 1成立课题研究小组 2分成员开展资料收集分析，制定研究计划 3开展LED的原理和应用调查 4整理资料 5撰写总结 使用方法： 1调查法；2；文献研究法3；比较研究法 四、研究成果 LED的原理 LED是利用半导体PN结或类似结构把电能转化为光能的固态器件，与白炽灯或者气体放电灯的发光原理迥然不同。LED自发性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。LED又称为发光二级管，由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等半导体制成的，它的原理主要是运用二极管体内电子与空穴的复合过程中产生的能量，转化为光能的输出，当PN结加正向电压时，N区电子在电场的作用下向P区移动，而P区的空穴则向N区移动（如下图），P区的电子和N区的空穴分别与P区的空穴和N区的电子复合，这时候两者结合就会释放出多余能量。此时P区和N区都会复合发光，我们现在先假设结合地点为P区，电子注入P区称为少子，可能直接与导带中的空穴复合，也可能被发光中心捕获，而后再与空穴复合，后面这种情况会使得每次结合释放的能量不大可能发出可见光 由此可见，发光效率直接取决于，这两种发光状态发光复合量的比例。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。发光释放的光子能量于Eg（禁带宽度）成正比，而光子的能量又与波长成反比，得到关系式 将C、h、e分别代入可以得到关系式：l?1240/Eg （mm）又因为可见光的波长范围是在380nm（紫光）～780nm（红光）所以代入公式可得到Eg在3.26eV～1.63eV之间。 因此波长越短的紫光，所要求的禁带宽度也就越宽，这也就是为什么波长相对较短的释放蓝光的LED材料在过去难以实现的原因。 有关LED市场渗透率调查 大尺寸LED背光市场，LED渗透率2012年整体已高到84%，其中，大尺寸平板电脑LED渗透率为100%，LCD电视和显示器的LED渗透率分别达到73%和67%。预计2013年LCD电视和显示器的L