[课件]LED芯片知识PPT

LED 发展史
Hale Waihona Puke Baidu
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60 年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红（λp=650nm），在 驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光 效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm）， 黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1 流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效 达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种 新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年， 前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明 /瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以 达到50流明/瓦。 现在白光光效：三个档次60-70LM/W, 70-80lm/w，8090lm/w，最高可达120lm/w（但价格很高）
LED芯片知识
LED芯片知识



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LED定义

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”。当电流通过导线作用 于 这个晶片的时候，电子就会被推向 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。而光的波长也就是 光的颜色，是由形成 P-N 结的 材料决定的。
LED的优点






LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它 有着广泛的用途。 体积小 LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面， 所以它非常的小，非常的轻。 耗电量低 LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。 工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。 使用寿命长 在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万 小时。 高亮度、低热量 比HID或白炽灯更少的热辐射。 环保 LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染， 同时LED也可以回收再利用。红光LED含有大量的As（砷）， 剧毒 坚固耐用 LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧 光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可 以说是不易损坏的。 可控性强 可以实现各种颜色的变化。
LED 发展史

蓝光与白光LED 用GaN形成的蓝光LED1993年，当时在日本 NichiaCorporation(日亚化工)工作的中村修二 （ShujiNakamura）发明了基于宽禁带半导体材料氮化稼 （GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光 LED，这类LED在1990 年代后期得到广泛应用。理论上蓝光 LED结合原有的红光LED和绿光LED可产生白光，但现在的白 光LED却很少是这样造出来的。 现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长 450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，这种 黄色磷光体通常是通过把掺了铈的YttriumAlum inumGarnet(Ce3+:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的 黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这 种晶体很高效地转换成一个光谱较宽（光谱中心约为580nm） 的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器 多于磷光体。)
LED定义
发光二极管 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 能好。
LED 发展史

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
50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识， 1962 年，通用电气公司的尼 克•何伦亚（NickHolonyakJr.） 开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。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，即固体封装，所以能起到保护内部芯 线的作用，所以 LED 的抗震性能好。
LED 发展史
由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的 蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白 色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发 并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜 色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)， 甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其 光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不 及阔谱光源照射时那么鲜明。 另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一， 从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的 特性作出区分。 另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外 光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光 的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但 由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度 较高，而寿命亦较短。
LED 发展史


与第一种方法比较，它效率较低而产生较多热(因为 StokesShift前者较大)，但好处是光谱的特性较佳，产生的光 比较好看。而由于紫外光的LED功率较高，所以其效率虽比较 第一种方法低，出来的亮度却相若。 最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体。新的做法 是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃 地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便是白色光。