LED基础知培训教材.ppt

LED基础知识培训;第一部分：基础知识篇 ;LED的基础知识;(二)、LED的结构及发光原理 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性好.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。;(三)、LED光源的特点 电压：LED使用低压电源，供电电压在6~24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%;响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 环保：无有害金属汞 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。;(四)、LED光源的其它方面 一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED。 白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。;LED不但色彩饱和，而且设计灵活，此外，与传统白光源相比，LED节能80~90% ，并且光束不产生热量。 在白光应用中，LED的发光效率是白炽灯及卤素灯的2倍以上，并且最好的白色LED比标准60~ 100 W白炽灯 (17 Lm/W)的效率要高出许多。目前，在实验室中演示的白色LED的发光效率已接近荧光灯(80 Lm/W)。 LED的主要缺点是成本高、光输出低，这是LED技术攻关要解决的主要问题，最近几年已取得较大进展。对商业白色LED来说，利用大面积芯片及特殊封装技术可以使每个器件的光输出提高100倍，并使每流明光输出的成本下降80%。;(五) LED的特性;2．电参数的意义 光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长。 由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。 发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时，则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指光谱图中1/2峰值光强所对应两波长之间隔. 　; 半值角θ1/2和视角： θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。 半值角的2倍为视角(或称半功率角)。 光谱图给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线(法线)AO的坐标为相对发光强度(即发光强度与最大发光强度的之比)。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。;正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。 正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。 V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示