GaN基LED发光原理及参数要点
gan基led发光原理
gan基led发光原理GAN基LED发光原理一、引言LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有发光的特性。
而GAN（Gallium Nitride）是一种化合物半导体材料，具有高能隙、高电子饱和速度等优点。
GAN基LED发光原理是指利用GAN材料制备的LED器件，通过电子和空穴的复合释放出能量并产生光。
二、发光机制LED的发光机制是通过电子与空穴的复合过程释放能量，产生光。
而GAN基LED的发光机制与传统LED有所不同，主要体现在材料的能带结构和能隙大小上。
1. GAN材料的能带结构GAN材料的能带结构决定了其发光机制。
在GAN材料中，价带和导带之间存在能隙，电子在价带中，空穴在导带中。
当电子从价带跃迁到导带时，会释放出能量，产生光。
2. GAN材料的能隙大小GAN材料的能隙较大，一般为3.4-3.5电子伏特，相比其他材料的能隙较小。
这意味着GAN材料需要更大的能量才能使电子从价带跃迁到导带，因此产生的光具有更高的能量和更短的波长。
三、制备过程GAN基LED的制备过程主要包括材料生长、器件制备和封装等步骤。
1. 材料生长GAN材料的生长是制备GAN基LED的关键步骤之一。
常用的生长方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）等。
这些方法可以在晶体表面上沉积出具有高质量的GAN材料。
2. 器件制备在材料生长完成后，需要将其制备成LED器件。
这一步骤包括光刻、蚀刻、金属沉积、电极制备等。
通过这些步骤，可以形成PN结构，即正负极的结构，使电子和空穴能够在PN结区域复合并发光。
3. 封装器件制备完成后，需要进行封装，以保护器件并提供电气连接和光学耦合。
封装过程中通常使用透明的树脂将器件封装在内部，并通过金属线连接器与外部电路连接。
四、优势和应用GAN基LED相比传统LED具有以下优势：1. 高效能：GAN材料的能隙较大，使得发光效率更高，能够将电能转化为光能的比例更高。
LED发光原理及光电参数
LED发展史
1962年,GE用气相外延(VPE)制成发出红光的的磷砷化镓半导体化 合物 1968年,LED灯的研发取得突破性进展,利用氮掺杂工艺达到1流明/ 瓦,LED并且发出红光、橙光和黄光 1971年，业界推出相同效率的GaP绿色芯片LED灯 80年代早期重大技术突破开发了AlGaAsLED灯，以每瓦10流明的发 光效率发出红光 1990年，美国HP和日本东芝成功研制InGaAlP LED器件 1993年，日本日亚公司的中村修二在GaN基片上研制成第一只蓝色 LED 20世纪90年代后期，研制成蓝光激发YAG产生白光的LED灯 2000年以后LED器件进入照明用的功率器件阶段 2008年12月，CREE 1W功率LED达到161流明/瓦 LED节能灯发展像计算机一样，遵守摩尔定律，每18个月亮度翻一 番
光强度(Luminous Intensity) 测量单位: 坎德拉candela,或者烛光。 通常，一个 光源在各个方向上有着不同的照射强度。 在特定方向角 上发出的可见光的强度称之为光强度。 光通量(Luminous Flux) 光通量：发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角 （1sr）内发出的光通量，单位流明（lm）。 总光通量用于测量一个非方向性的光源，在任意时刻, 任意方向上输出可见光的总和. 光照度：相当于lm的光通量均匀地照在1m2 面积上所 产生的光照度，单位勒克斯（lx）
背 金 熔 合
LED工作原理
发光二极管是少数载流子在P-N结区 的注入和复合而产生发光的一种半导体 光源 LED的發光顏色取決於電子與空穴 結合所釋放出來的能量高低，主要是由 半導體材料的能隙大小、量子效應、應 力、與壓電效應等特性所決定。
工作原理
GaN基高亮度白光发光二极管
大功率LED封装结构的特点
▪ 热阻低
热阻仅有14oC/W，是常规5mm型LED的1/20
▪ 可靠性高
内部填充稳定的柔性凝胶体，在-40~120oC 范围内不会使金 丝和框架引线断开。
▪ 反射杯和透镜的最佳设计使辐射图样可控制 和光学效率最高
常规型LED在大电流（150mA）下工作几个小时就出现明 显退化和永久失效，而这种封装的LED即使在1A电流下工 作也不会出现功率下降和失效。
半导体发光二极管及其发展历史
发光二极管Light-Emitting Diode 是由数层很薄的掺杂半导体 材料制成。当通过正向电流时，n区电子获得能量越过PN结的 禁带与p区的空穴复合以光的形式释放出能量。
发光二极管的发展
年代 发光颜色 材料 发光效率lm/w
1965
红
Ge
0.1
1968
橙、黄 GaAsP
GaN基发光二极管还存在的问题
▪ 价格过高
至少应从目前的1$/个降至0.2$/个
▪ 发光效率还不够高
至少从目前的50~100lm/w提高到200lm/w
▪ 性价比低 ▪ 还不到民众普及的时刻
使用低压直流电，与现有的照明系统不同
▪ 半导体照明的寿命实际上还涉及多方面的问题，与 10万小时的理论寿命有差距
预计到2005年全球LED市场需求量约为2000亿只， 市场需求将以每年30%的速度递增，世界许多公司都 积极投入LED的研发生产。
主要有日本的日亚化学、 住友电工、丰田合成、罗 沐、东芝和夏普，美商 Cree，全球3大照明厂奇 异、飞利浦、欧司朗以及 HP、Siemens、 Research、 EMCORE等
GaN基光子晶体型LED
光子晶体型GaN基LEDXXX（XXX）摘要本文从光子晶体的性能及聚焦离子束技术制备GaN基二维八重准晶光子晶体等方面指出了近年在GaN基光子晶体型LED方面研究的主要进展。
GaN基材料系的刻蚀速率主要取决于聚焦离子束的束流，而与时间无关。
制备时可在10pA至500pA离子束流范围内，通过改变放大倍数、扫描区域、离子束流和刻蚀时间等参数来调整刻蚀的孔径、深度和刻蚀区域大小。
关键词GaN;LED;二维光子晶体;准晶;聚焦离子束刻蚀;出光效率Photonic crystal-type GaN-based LEDXXXXXXAbstract This title show about the performance of photonic crystals and the Focused Ion Beam Fabrication of GaN-based two-dimensional photonic quasicrystals. All of these point out the main research progress of GaN-Based photonic crystals LED in recent years. GaN-based materials depends primarily on the Department of etch rate of the beam focused ion beam instead of the time. When the ion beam range in 10 pA to 500 pA. To adjust the etching parameters such as aperture, depth and size of the etched area, we can make it by changing the magnification, scanning the region, ion beam, and etching time.Key words GaN; LED; two-dimensional photonic crystals; quasicrystals; focused ion beam etching; light extraction eficiency进入21世纪以后环保和节能成为市场热点，LED行业也开始升温。
gan基发光二极管研究
gan基发光二极管研究gan基发光二极管(Gallium-Insulated-gate BipolarTransistor,Galinel-Insulated-gate Bipolar Transistor,简称GIBJT)是一种新型的半导体器件,具有高亮度、高颜色饱和度、低功耗等优点,因此在显示技术、半导体传感器、LED照明等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍GAN基发光二极管的原理、结构、性能及应用,并对GAN基发光二极管的研究现状、未来发展方向进行探讨。
一、GAN基发光二极管的原理GAN基发光二极管是一种基于GIBJT的改进型器件,它通过将GIBJT的基极和发射极分开,并在基极上添加一个正反馈回路,使得GIBJT的发射极能够更加积极地发射光线。
与传统的GIBJT相比,GAN基发光二极管具有更高的发射效率和更好的发光稳定性。
具体来说,GAN基发光二极管的工作原理如下:1. 将GIBJT的基极和发射极分别连接到两个电源电压上。
2. 通过一定的电路设计,将基极电流转换为发射极电流,使得发射极能够积极地发射光线。
3. 发射极发射的光线经过一系列光学器件的放大和处理,最终到达显示器或传感器等接收端。
二、GAN基发光二极管的结构GAN基发光二极管的结构主要包括基板、驱动电路和封装三个部分。
1. 基板基板是GAN基发光二极管的主要组成部分,主要由Galinel晶体、硅材料、金属等构成。
Galinel晶体是GAN基发光二极管的核心部分,具有高透明度、高折射率等特点,能够反射和吸收光线。
2. 驱动电路驱动电路是GAN基发光二极管的控制电路,用于控制基极电流和发射极电流的流动,从而实现GAN基发光二极管的发光功能。
驱动电路主要包括电源、开关、反馈电路等部分。
3. 封装封装是GAN基发光二极管的保护电路,用于保护基板和驱动电路免受外界干扰和损坏。
常见的封装材料包括陶瓷封装、金属封装等。
三、GAN基发光二极管的性能1. 亮度GAN基发光二极管的亮度比传统的GIBJT更高,可以满足夜间显示和室内照明的需求。
gan基微米led大注入条件下发光特性研究
gan基微米led大注入条件下发光特性研究近年来，随着微电子技术的不断发展，微米LED（Light-emitting Diodes）已经成为未来半导体发光材料的重要元素，并且在控制光强、光谱和方向性等方面有着极大的发展空间，应用前景十分广泛。
于其丰富的特性和受欢迎的应用，针对Gan基微米LED，研究其大注入条件下的发光性能具有重要的意义。
首先，我们介绍了Gan基微米LEDs背景知识。
Gan基微米LEDs 是一种微米LED，它利用GaN材料/GaN半导体构技术，实现高效、宽谱、低功率、高功率等发光特性，是当前发光技术的最新发展方向。
随着技术的发展，它的发光效率有了较大提高，尤其是在低注入条件下，Gan基微米LEDs的发光效率达到有史以来的最高水平。
其次，本文分析了Gan基微米LEDs大注入条件下的发光特性。
在大注入条件下，Gan基微米LEDs的净发光效率会显著降低，同时由于大注入条件下电流过大而产生多重激发引起的发光散布也会极大影响发光特性。
同时，在标准Ge传输结构中，随着注入等离子体条件的变化，Ge层中的空穴在Ge层下转移到GaN基层，使得GaN基层空穴激发电子间的正离子，并在GaN基层建立空穴密度浓度分布。
此外，本文还对Gan基微米LED的发光行为和发光特性进行了研究。
我们首先分析了Gan基微米LED的发光行为，通过大量数据实验发现，Gan基微米LED的发光行为在较低的注入电流情况下性能良好；而在较高的注入电流下发光效率明显降低。
同时，根据实验数据，我们对Gan基微米LED的发光特性进行了详细分析：发光特性主要受入射波长和注入电流的影响，在低注入电流情况下，发光效果较好；而在较高注入电流情况下，发光效果不佳，但可以通过减少注入电流的方法来改善发光特性。
最后，从本文的研究可以看出，Gan基微米LEDs大注入条件下的发光特性主要受到入射波长和注入电流影响，我们可以根据不同应用环境，通过控制注入电流值来调节发光特性，以达到良好的发光效果。
7、GaN基LED(蓝绿光芯片制造技术)
2、采用ITO透明导电膜及NiO组合膜 3、网格电极结构 4、用KOH清洗，形成Ga空位,造成Ga空位受 主，提高表面掺杂浓度，去掉表面氧化物
插指电极结构与环形电极结构性能比
（a）
（b）
红外热像图
4、P型GaN Mg不易掺入，不易电离
5、介电常数高，带宽，易击穿 ESD
6、GaN 蓝宝石坚硬，不易加工
提高内量子效率
1、采用晶格失配少的碳化硅衬底
2、采用衬底再构
PSS表面上生长GaN
缓解径向电流拥挤
1、电极表面结构设计
环形电极结构
2、垂直导电结构
减少欧姆接触，减少电极阻挡
1、Ni/Au欧姆接触层
பைடு நூலகம்
三、LED導入汽車頭燈應用
國際車廠已將LED頭燈導入高階車款之中，2007
年TOYOTA於全球首推配備LED頭燈車款Lexus LS600，Audi也將於2008年夏季車展中展出搭配 LED頭燈的R8車款，台廠裕隆集團也預計2008年 底推出搭配LED頭燈的本土汽車，並搭載於東風 汽車上進軍大陸市場。
谢谢！
同時，在機體上更為輕薄，便於攜帶；而它的省 電特性，在較低的功耗下，提高電池的續航力， 讓使用時間更長； 此外，無汞成分，符合環保訴求。比較各家品牌 之後，可以發現價格多在新台幣5~7萬元之間，屬 高階機種使用，目前仍是以12吋以下為主，逐漸 往大尺寸發展。
二、路燈市場帶來需求
全球路燈約有1.2~1.3億盞，美國約1,000萬盞、大陸約1,500 萬盞、台灣約135萬盞，目前已有美、加、大陸等國家在 部分城市的路面使用，狀況良好，與傳統一般路燈相比， 對行車安全並無影響，在亮度上差距不大。在照明效能提 高、價格降低之後，替代性會提高。 據美國能源部表示可節省50%以上的電力消耗，少建100座 以上的發電廠。新興市場如大陸，由於經濟起飛，對電能 需求大，有供不應求的現象，在LED路燈發展外在條件上， 較歐美更迫切及動機去推動LED路燈，因此看好大陸LED 路燈市場，預估2008年大陸LED路燈市場將佔全球LED路 燈市場5成以上。
GaN基LED芯片发光效率提升研究
GaN基LED芯片发光效率提升研究摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，本研究的GaN基LED外延生长方法中通过通入大量的NH3进行裂解，将N原子附着在生长的P型GaN上，在NH3进行裂解处理的同时，对生长好的P型GaN进行短暂的退火处理，让其晶格在热作用下，得到新的规则排列，获得整齐的表面。
并在低H元素浓度环境下，再次通入TEGa裂解Ga元素，使得可电离的Mg元素浓度增加。
本研究方法能够减少外延层P结构的N空位,减少Mg-H键，提高P结构Mg的电离率，提高P结构的空穴，提高LED芯片发光效率。
关键词：GaN基；LED；P结构；裂解引言随着当今世界不断进步，人们己经不再满足于温饱和生存的基本条件，人们需要用越来越丰富的商品来满足物质需求，用越来越丰富的精神条件来满足日益增长的精神需求。
但是随着世界人口的快速增长和生产工业的大发展，人们对自然资源的需求越来越多，对环境的破坏也越来越严重。
随着科学技术的进步和人们环保意识的不断增强，在当今社会发展中，人们迫切需要着手新能源新技术的研究和开发。
全球每年13%的电能用于照明，经济越发达的区域对照明的需求越大，所以寻找更高效节能的照明方式是很多人追求的目标。
1LED的发光原理发光二极管简称LED (Light Emitting Diode )，是一种半导体发光器件。
它由一个PN结组成，将电能转化为光能。
和所有半导体器件一样，也具有单向导电特性，它的核心是由P型半导体和N型半导体两部分组成。
在P型半导体和N型半导体之间的过渡层，称为PN结。
其发光原理可以用PN结的能带结构来做解释。
用于制作发光二极管的半导体材料是重掺杂的，在热平衡状态下，N型区具有很多高迁移率的电子，P型区有很多具有低迁移率的空穴。
在正常状态下，由于PN结势垒层的限制，电子和空穴不能发生自然复合。
当向发光二极管施加正向电压后，来自P型区的空穴被注入到N型区，而来自N型区的电子被注入到P型区中，当P型区的空穴进入中间区域后，由于空穴势垒的阻挡会被限制在量子阱内;同理N型区的电子进入中间区域后，由于电子势垒的阻挡也会被限制在量子阱内。
GaN基LED发光原理及参数要点
2.1GaN基LED发光原理大部分LED是利用MOCVD在衬底材料上异质外延而成，目前比较成熟的衬底材料是蓝宝石和碳化硅，硅基和ZnO基等其他衬底材料尚未成熟。
LED外延片的结构主要包括MIS结、P-N结、双异质结和量子阱几种，当前绝大多数LED均是量子阱结构的。
外延片的基本结构如图1-2所示。
目前使用的大部分灯具是白炽钨丝灯或者采取气体放电，而半导体发光二极管(LED)的发光原理则迥然不同。
发光二极管自发性(Spontaneous)的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
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。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ=1240/Eg电子由导带向价带跃迁时以光的形式释放能量，大小为禁带宽度Eg，单位为电子伏特（eV。
由光的量子性可知，hf= Eg [h为普朗克常量,f为频率，据f=c/λ,可得λ=hc/Eg,当λ的单位用um, Eg单位用电子伏特（eV）时，上式为λ=1.24um·ev/Eg ]，若若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间发光效率与材料是否为直接带隙(Direct Bandgap)有关，图 1.1(a)是直接带隙材料。
这些材料的导带最低点与价带的最高点在同一K空间。
所以电子与空穴可以有效地再复合(Recombination)而发光。
而图 1.1(b)的材料均属于间接带隙(IndirectBandgap)，其带隙及导带最低点与价带最高点不在同一K空间，以致电子与空穴复合时除了发光外，还需要产生声子(Phonon)的配合，所以发光效率低[7]。
LED灯工作原理和规格参数解读
LED灯工作原理和规格参数解读目录：1.工作原理2.规格参数解读1.LED灯的工作原理LED，发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。
LED的心脏是一个半导体的晶片，整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”，就相当于一个电场。
当电子过来的时候，会被负极，也就是N极排斥并推向正极，也就是P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的颜色（光的波长），是由形成P-N结材料决定的。
（光是能量的一种形式，一种可以被原子释放出来。
是由许多有能量和动力但没质量的微小粒子似的小捆组成的。
这些粒子被叫做光子，是光的最基本单位。
光子是因为电子移动才释放出来。
）2.规格参数解读（1）绝对最大额定值（Absolute Maximum Ratings）注意下峰值导通电压。
（2）性能特性性能特性一般包含LED的光通量参数、LED的主波长、LED的额定电压、LED的色温参数等，这些参数都要重点关注。
•光通量Luminous Flux是描述光源发光总量的大小的，光源的光通量越大，则发出的光线越多，产生的亮度越高，相同功率下效率越高。
这个光通量要重点看其对应的测试电流，注意这里的电流是测试电流而不是最大电流。
•主波长是用来表征LED的颜色的，单位是nm，主要是针对彩色的LED，不同主波长是不同的颜色，如主波长为620-630nm的为红色，520-540nm的为绿色等。
•色温是表征白光的颜色的参数，暖色温2700-3200K，中性色温4000K-5000K，冷白色温5600以上。
•额定电压表征LED在额定电流下的电压值，一般单颗LED芯片的电压3-4V，红色LED的芯片电压会相对低一点。
（3）特性曲线（Characteristic Curves）特性曲线一般包含LED的光谱分布图、温度-光通量曲线、电流-光通量曲线、电流-电压曲线。
GaN基LED及其材料
GaN基LED及其材料一、GaN基LED概述随着科学技术的发展，人类的照明方式也不断更新换代，经历了从原始的明火照明，到如今的白炽灯、荧光灯、卤素灯，以及最新一代的氮化镓(GaN)发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)固态照明的发展过程。
GaN基LED的发光效率和使用寿命都远远高于传统照明光源，可广泛使用在各类灯具、汽车的车前大灯和刹车灯等照明领域，可制备出红、绿、蓝三原色LED，用于电子设备、广告牌以及交通信号灯等全色显示领域，可提高光纤通讯的传输效率。
此外，LED 还可以应用于生物、医疗、化工和光通信等领域。
LED最基本的结构就是p-n结，由p型GaN和n型GaN组成，其典型结构可见图5。
在同质p-n结两端加上一定的正向偏压时，p-n 结的能带发生变化，如图6所示。
这时，n型GaN区的电子向p区扩散，p型GaN区的空穴向n区扩散，电子和空穴在耗尽区发生辐射复合从而发射出光子。
图5 LED典型结构图图6 （a）热平衡下和（b）正向偏压下p-n结能带图而光子的波长λ和半导体材料的禁带宽度Eg的关系为λ=ℎcEg 其中，ℎ是普朗克常数，c为光速。
当然，这种结构LED发光效率极低，发出的光子容易被价带的电子吸收，所以无法做成实用的LED 器件，这需要我们在对他的结构再做进一步调整才行。
不过，通过图7 III族氮化物GaN、AlN和InN的晶格常数、禁带宽度和发光波长的示意图可看出，III族氮化物GaN、AlN和InN 之间的组合能形成相应的三元化合物和四元化合物，其禁带宽度所对应的发光波长可覆盖全部可见光和部分红外、紫外光。
例如，通过调节AlGa InN中合金的组分比例，可以获取从0.7eV(InN)一直连续变化到6.2 eV(AlN)的宽带隙范围。
图7 典型III族氮化物的晶格常数、禁带宽度和发光波长的关系图二、GaN材料生长GaN的熔点（2300℃）远高于其分解点（900℃），这使得GaN 在其熔点处需要很高的平衡氮气压。
gan基led多量子阱(mqw)结构
gan基led多量子阱（MQW）结构1. 介绍近年来，随着固态照明技术的快速发展，氮化镓（GaN）基LED多量子阱（MQW）结构作为一种重要的发光二极管结构在LED领域得到了广泛的应用。
其优异的电学和光学特性使得它成为了高亮度、高效率LED器件的重要组成部分。
2. Gan基led多量子阱（MQW）结构的基本原理GaN基LED多量子阱（MQW）结构是指在GaN基底上利用外延生长技术形成多个GaN量子阱的结构。
量子阱的作用是限制电子和空穴在三维空间中的运动，使得载流子在量子限制的平面内运动，增加电荷的束缚效应，从而提高了激子的发光效率。
3. Gan基led多量子阱（MQW）结构的优点（1）高效率：GaN基LED多量子阱（MQW）结构能够有效地限制电子和空穴的运动范围，提高了载流子的束缚效应，从而提高了激子的发光效率，使得LED器件的发光效率得到提高。
（2）高亮度：由于GaN基LED多量子阱（MQW）结构具有较高的发光效率，因此LED器件在相同功率下能够发出更强的光亮度。
（3）蓝光发光：GaN基LED多量子阱（MQW）结构可以实现蓝光激发，使得LED器件可以实现白光发光，从而扩大了LED应用的领域。
（4）长寿命：由于GaN基LED多量子阱（MQW）结构的发光效率较高，因此LED器件的寿命也相对较长。
4. Gan基led多量子阱（MQW）结构的制备方法（1）外延生长：采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）等外延生长技术，在GaN基底上生长多个GaN量子阱。
（2）光学特性调控：通过对多量子阱结构的设计和控制，实现对GaN基LED多量子阱（MQW）结构的光学特性进行调控。
（3）工艺优化：通过优化工艺参数，如生长温度、生长速率等，来提高多量子阱结构的质量和一致性。
5. Gan基led多量子阱（MQW）结构的应用（1）通用照明：GaN基LED多量子阱（MQW）结构已经被广泛应用于通用照明领域，如家庭照明、商业照明等。
7、GaN基LED(蓝绿光芯片制造技术)
LED導入汽車頭燈應用 三、LED導入汽車頭燈應用
國際車廠已將LED頭燈導入高階車款之中，2007 國際車廠已將LED頭燈導入高階車款之中，2007 年TOYOTA於全球首推配備LED頭燈車款Lexus TOYOTA於全球首推配備LED頭燈車款Lexus LS600，Audi也將於2008年夏季車展中展出搭配 LS600，Audi也將於2008年夏季車展中展出搭配 LED頭燈的R8車款，台廠裕隆集團也預計2008年 LED頭燈的R8車款，台廠裕隆集團也預計2008年 底推出搭配LED頭燈的本土汽車，並搭載於東風 底推出搭配LED頭燈的本土汽車，並搭載於東風 汽車上進軍大陸市場。
二、路燈市場帶來需求
全球路燈約有1.2~1.3億盞，美國約1,000萬盞、大陸約1,500 全球路燈約有1.2~1.3億盞，美國約1,000萬盞、大陸約1,500 萬盞、台灣約135萬盞，目前已有美、加、大陸等國家在 萬盞、台灣約135萬盞，目前已有美、加、大陸等國家在 部分城市的路面使用，狀況良好，與傳統一般路燈相比， 對行車安全並無影響，在亮度上差距不大。在照明效能提 高、價格降低之後，替代性會提高。 據美國能源部表示可節省50%以上的電力消耗，少建100座 據美國能源部表示可節省50%以上的電力消耗，少建100座 以上的發電廠。新興市場如大陸，由於經濟起飛，對電能 需求大，有供不應求的現象，在LED路燈發展外在條件上， 需求大，有供不應求的現象，在LED路燈發展外在條件上， 較歐美更迫切及動機去推動LED路燈，因此看好大陸LED 較歐美更迫切及動機去推動LED路燈，因此看好大陸LED 路燈市場，預估2008年大陸LED路燈市場將佔全球LED路 路燈市場，預估2008年大陸LED路燈市場將佔全球LED路 燈市場5 燈市場5成以上。
氮化镓基发光二极管芯片设计与制造技术
氮化镓基发光二极管芯片设计与制造技术一、介绍1.1 任务目标本文将探讨氮化镓基发光二极管（GaN LED）芯片的设计与制造技术。
氮化镓材料具有优良的光电特性，可用于制造高效、长寿命的发光二极管。
通过研究氮化镓基发光二极管芯片设计与制造技术，我们可以促进发光二极管的发展，推动光电行业的创新与进步。
1.2 文章结构本文主要分为以下几个部分：1.发光二极管基础知识2.氮化镓基发光二极管芯片设计原理3.氮化镓基发光二极管芯片制造过程4.氮化镓基发光二极管芯片性能评估5.发展趋势和应用前景二、发光二极管基础知识2.1 发光二极管简介发光二极管是一种能够将电能转化为光能的电子器件。
其内部结构由P型和N型半导体材料组成，通过被注入的电子和空穴复合放出光子。
发光二极管具有体积小、能耗低、使用寿命长等优点，在照明、显示、通信等领域有着广泛的应用。
2.2 氮化镓材料特性氮化镓（GaN）是一种III-V族化合物半导体材料，具有优异的光电特性。
其能带宽度大，电子迁移率高，热导率好等特点，使氮化镓成为制造高效发光二极管的理想材料。
三、氮化镓基发光二极管芯片设计原理3.1 基本结构氮化镓基发光二极管的基本结构包括P型和N型层、活性层和包层。
其中P型和N型层形成PN结，活性层是光电转化的关键部分，包层则用于提高发光效率。
3.2 材料选择在氮化镓基发光二极管的设计中，材料的选择是至关重要的。
P型和N型层材料要具有一定的能带差异，以形成有效的PN结。
活性层的材料要具有适当的能带宽度，以实现高效的光电转化。
3.3 结构优化为了提高氮化镓基发光二极管的发光效率，结构的优化是必不可少的。
例如，通过引入量子阱结构可以增强活性层的效率，并减小被吸收的几率。
通过调节包层的折射率，可以提高外部量子效率，从而提高整体的发光效果。
3.4 光电模拟在设计氮化镓基发光二极管芯片时，光电模拟是一种有效的工具。
通过模拟光电场分布、能带结构等参数，可以评估和优化设计方案，以提高发光二极管的性能。
LED光源发光原理、结构、性能简介
LED光源发光原理、结构、性能简介摘要：LED光源最早应用在指示灯、大屏幕显示器、信号灯和液晶屏幕背光源等领域。
目前，光效超过80lm/W、寿命超过50000h的LED光源已实现工业化生产，LED光源已经开始在城市道路照明中崭露头角。
大功率LED由于具有功耗低、光效高、无频闪和可直流驱动等优点，成为太阳能光伏路灯的首选光源。
本文主要介绍LED的发光原理、性能特点，以对LED有粗浅认识和了解。
关键词：LED 发光二极管发光原理性能指标一、LED的结构LED是英文Light Emitting Diode的简称（也被称为发光二极管），是一种具有两个电极的半导体发光器件，属于固态光源。
LED的基本结构如图一所示，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。
L E D 发光体芯片的面积为1 0 . 1 2 m i l （ 1 m i l =0.0254mm2），目前国际上出现的大芯片LED的芯片面积达40mil.LED的发光过程包括3部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。
微小的半导体芯片被封装在洁净的环氧树脂中，当电子经过该芯片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，在电子和空穴消失的同时产生光子。
电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。
光子的能量反过来与光的颜色对应，在可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，橙色光、红色光携带的能量最少。
由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。
二、LED的发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
PN 结具有正向导通，反向截止、击穿的特性。
在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N 区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图二所示。
LED的发光原理及主要技术参数的测量方法
LED的发光原理及主要技术参数的测量方法LED的发光原理及主要技术参数的测量方法07普本电信一班李蓬0701020311LED概述LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附图1.1 LED结构图在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。
其基本结构如图：图1.2 LED芯片基本结构2LED发光原理LED是由Ⅲ—Ⅴ元素化合物，如GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成，其核心是PN结。
当正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散，由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以，出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入，这些电子与价带上空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出来，这就是PN结发光的原理。
其发光原理图如下：图2.1 LED的发光原理图电子和空穴的复合分为两类：一是伴随光的辐射的复合;还有一类是不伴随光的辐射的复合。
前者是由于空穴和电子的复合以光（含紫外光和红外光）的形式辐射能量，这是发光的主要机理，也是发光器件所追求的。
而后者复合不伴随光的辐射，这对固体发光器件来说是有害的，所以对于固体发光器件来说，就是要研究如何增强带有光的辐射形式的复合。
在正向导通之前，LED 中几乎无电流流过，当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，因此LED 属于电流控制型半导体器件，其发光亮度L 与正向电流I F近似成正比，M F KI L =其中：L 为发光亮度，单位坎德拉每平方米)/(2m Cd ；K为比例系数，在小电流范围内5.1~3.1,10~1==M mA I F I F =1～10mA 。
波长465nm和525nm氮化镓基白光led
波长465nm和525nm氮化镓基白光led波长465nm和525nm氮化镓基白光LED在当今的光电子行业中，氮化镓基白光LED作为一种新型的照明光源，受到了广泛的关注和研究。
其中，波长465nm和525nm的氮化镓基白光LED更是备受瞩目，因为它们不仅能够提供高品质的白光，还具有能耗低、寿命长、色彩还原度高等诸多优点。
那么，让我们深入探讨一下这两种波长的氮化镓基白光LED，以及它们在照明领域中的潜在应用。
1. 波长465nm和525nm氮化镓基白光LED的基本原理1.1 氮化镓基白光LED的发光机理氮化镓基白光LED是一种通过发光二极管结构来实现发光的半导体器件，其发光机理主要是通过氮化镓在受激辐射下发生复合，从而产生可见光的过程。
而波长465nm和525nm的白光LED，则是通过不同的荧光粉或物质配方来调制发出的白光光谱。
1.2 不同波长的优势和特点波长465nm的LED能够提供更加清晰的蓝光，而波长525nm的LED则更偏向于绿光。
这两种波长的LED在色彩还原度、能效比以及光照舒适度等方面都各具优势，因此在不同的场景和需求下能够发挥出不同的作用。
2. 波长465nm和525nm氮化镓基白光LED的应用领域2.1 室内照明由于波长465nm和525nm的LED能够提供高品质的白光，因此在室内照明领域有着广泛的应用前景。
无论是商业办公场所还是家庭居住环境，都可以通过这两种LED实现更加舒适、自然的照明效果。
2.2 植物栽培波长465nm和525nm的光谱分别对植物的生长发育和花期结果具有促进作用，因此在农业种植领域，这两种LED也可以被广泛应用于植物育苗、植物工厂等领域。
3. 个人观点与理解从我个人的角度来看，波长465nm和525nm的氮化镓基白光LED 不仅在照明行业有巨大的应用潜力，而且在其他领域也能够发挥重要作用。
随着科技的不断进步和发展，我相信这两种LED在未来会有着更加广阔的发展前景。
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2.1GaN基LED发光原理大部分LED是利用MOCVD在衬底材料上异质外延而成，目前比较成熟的衬底材料是蓝宝石和碳化硅，硅基和ZnO基等其他衬底材料尚未成熟。
LED外延片的结构主要包括MIS结、P-N结、双异质结和量子阱几种，当前绝大多数LED均是量子阱结构的。
外延片的基本结构如图1-2所示。
目前使用的大部分灯具是白炽钨丝灯或者采取气体放电，而半导体发光二极管(LED)的发光原理则迥然不同。
发光二极管自发性(Spontaneous)的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
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。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ=1240/Eg电子由导带向价带跃迁时以光的形式释放能量，大小为禁带宽度Eg，单位为电子伏特（eV。
由光的量子性可知，hf= Eg [h为普朗克常量,f为频率，据f=c/λ,可得λ=hc/Eg,当λ的单位用um, Eg单位用电子伏特（eV）时，上式为λ=1.24um·ev/Eg ]，若若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间发光效率与材料是否为直接带隙(Direct Bandgap)有关，图 1.1(a)是直接带隙材料。
这些材料的导带最低点与价带的最高点在同一K空间。
所以电子与空穴可以有效地再复合(Recombination)而发光。
而图 1.1(b)的材料均属于间接带隙(IndirectBandgap)，其带隙及导带最低点与价带最高点不在同一K空间，以致电子与空穴复合时除了发光外，还需要产生声子(Phonon)的配合，所以发光效率低[7]。
目前发光二极管用的都是直接带隙的材料。
2.2 大功率LED基本参数及性能指标1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义（1）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，其波长大体按图2所示。
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。
（2）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。
（3）光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.（4）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）。
图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。
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。
（5）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。
（6）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。
（7）V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。
在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。
当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。
由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。
正向的发光管反向漏电流IR<10μA以下。
LED的电学指标1、 LED的电流-电压特性图图1所示为LED工作的电流-电压（I-V）特性图。
发光二极管具有与一般半导体三极管相似的输入伏安特性曲线。
我们分别对图中所示的各段进行说明。
图1 LED工作的电流-电压特性图OA段：正向死区V A为开启LED发光的电压。
红色（黄色）LED的开启电压一般为0.2~0.25V,绿色（蓝色）LED的开启电压一般为0.3~0.35V。
AB段：工作区在这一区段，一般是随着电压增加电流也跟着增加，发光亮度也跟着增大。
但在这个区段内要特别注意，如果不加任何保护，当正向电压增加到一定值后，那么发光二极管的正向电压会减小，而正向电流会加大。
如果没有保护电路，会因电流增大而烧坏发光二极管。
OC段：反向死区发光二极管加反向电压是不发光的（不工作），但有反向电流。
这个反向电流通常很小，一般在几μA之内。
在1990~1995年，反向电流定为10μA，1995~2000年为5μA；目前一般是在3μA以下，但基本上是0μA。
CD段：反向击穿区发光二极管的反向电压一般不要超过10V，最大不得超过15V。
超过这个电压，就会出现反向击穿，导致LED报废。
2、 LED的电学指标对于LED器件，一般常用的电学指标有以下几项：·正向电压 V F：LED正向电流在20mA时的正向电压。
·正向电流 I F：对于小功率LED，目前全世界一致定为20mA，这是小功率LED的正常工作电流。
但目前出现了大功率LED的芯片，所以I F就要根据芯片的规格来确定正向工作电流。
·反向漏电流I R：按LED以前的常规规定，指反向电压在5V时的反向漏电流。
如上面所说，随着发光二极管性能的提高，反向漏电流会越来越小，但大功率LED芯片尚未明确规定。
·工作时的耗散功率P D：即正向电流乘以正向电压。
3、 LED的极限参数对于LED器件，一般常用的极限参数有以下几项：·最大允许耗散功率P max=I FH×V FH：一般按环境温度为25℃时的额定功率。
当环境温度升高，则LED的最大允许耗散功率将会下降。
·最大允许工作电流I FM：由最大允许耗散功率来确定。
参考一般的技术手册中给出的工作电流范围，最好在使用时不要用到最大工作电流。
要根据散热条件来确定，一般只用到最大电流I FM的60%为好。
·最大允许正向脉冲电流I FP：一般是由占空比与脉冲重复频率来确定。
LED工作于脉冲状态时，可通过调节脉宽来实现亮度调节，例如LED显示屏就是利用这个手段来调节亮度的。
·反向击穿电压V R：一般要求反向电流为指定值的情况下可测试反向电压V R，反向电流一般为5~100μA之间。
反向击穿电压通常不能超过20V，在设计电路时，一定要确定加到LED的反向电压不要超过20V。
4、 LED的其他电学参数在高频电路中使用LED时，还要考虑以下两个因素：·结电容C j·响应时间：上升时间t r，下降时间t f当LED接在高频电路中使用时，要考虑到结电容和上升、下降时间，否则LED无法正常工作。
LED的光学指标人眼对自然界光的感知有两个方面：一是光的颜色，二是光的辐射强度。
我们将从这两方面展开讨论，进而分析LED的各种光学指标。
1、光的颜色的三种表示法·国际照明委员会色品图表示法·光的颜色鲜艳度·色温或相关色温下面将逐一对其进行介绍。
国际照明委员会色品图表示法国际照明委员会（CIE）于1931年研究提出了XYZ色品图，1960年又在XYZ色品图的基础上提出了UCS色品图。
颜色感觉是光辐射源或被物体反射的光辐射作用于人眼的结果。
因此，颜色不仅取决于光刺激，而且取决于人眼的视觉特性。
关于颜色的测理和标准应该符合人眼的观测结果。
但是，人眼的颜色特性对于不同的观测者或多或少会有一些差异，因此要求根据大量观测者的颜色视觉实验，确定一组为匹配等能光谱色的三原色数据，即“标准色度观测者光谱三刺激值”，以此来代表人眼的平均颜色视觉特性，用于色度学的测量和计算。
CIE于1931年在RGB系统的基础上采用设想的三原色X、Y、Z（分别代表红色、绿色和蓝色），建立了CIE1931色品图，如图1所示。
该图是归一化图，只要标示X、Y值，就可以知道Z的值（Z=1-（X+Y）），因而三变量的色品图就变成X、Y二变量的平面图。
图1 CIE1931色品图光的颜色鲜艳度光的颜色鲜艳度必须用光的主波长λd和色纯度来表示。
目前，LED芯片供应商都是用主波长λd 来表示鲜艳度，而不用峰值波长λp来表示。
·主波长λd：如图2所示为色品图，图中AB为黑体轨迹。
设F点为某一光源在色品图中的坐标，E点为理想等能量白光的参考光源点，在色品图标中为(0.3，0.3)。
由E点连接F点并延伸交于G点，则G点对应的单色波长即称为F点光源的主波长λd。
·峰值波长λp：光谱发光强度或辐射功率最大处的对应的波长。
它是一种纯粹的物理量，一般应用于波形比较对称的单色光的检测。
·中心波长：光谱发光强度或辐射功率出现主峰和次峰时，主峰半宽度的中心点所对应的波长。
一般应用于配光曲线法向方向附近凹进去的、质量不好的单色管的检测。
·色纯度Pe：如图2所示，Pe=EF/EG。
如果某一光源在色品图中F点的坐标越靠近G点，那么EF和EG的长度就越接近相等，Pe越接近1，色纯度就越高。
色纯度通俗地说是指出射光的色坐标靠近CIE1931色品图上光谱轨迹的程度，靠得越近则纯度越高。
所以，若色坐标位于光谱轨道上，则色纯度为100%；反之，等能的白光纯度则为0%。
色纯度也是一种生理-心理物理量。
·半宽度：光谱发光强度或辐射功率最大处的一半的宽度（FWHM），简称“带宽”。
带宽越小则颜色越纯，显然它也是纯粹的物理量。
图2 主波长示意图色温或相关色温白光在照明领域的使用，一般用色温或相关色温表示（有时也用色坐标表示）。
光源的颜色有两方面的意思，即色表和显色性。
色表就是人眼直接观察光源时所看到的颜色感觉；光源的光照射到物体上所产生的客观效果，即光源使被照有色物体的颜色再次显现出来的能力，称为光源的显色性。