白光二极管的原理及发光性能

LED白光形成主要是靠蓝光的450-455nm波长激发荧光粉，其中波长越 小激发能力越强。 LED中蓝光产生的机制主要是蓝光芯片发出主要集中在450-455nm的蓝 光，而荧光灯的蓝光波长是很广的，从435-500nm； LED中采用黄色荧光粉（或红色、绿色荧光粉），在制造中可能出现因荧 光粉衰减（或荧光粉量少，反射不够）而使蓝光与初始状态不一样导致大 量涌出，对人眼伤害大大增加； LED的蓝光部分是靠芯片保证的，而其它光色是靠荧光粉保证的，其中芯 片的保证能力强，而荧光粉的保证能力弱，形成白光LED点灯越久蓝光的比 例越来越高。
白光LED的种类和原理
芯片数 激发源 1 蓝色 LED
蓝色 LED 蓝色 LED 紫外 LED 2 3 蓝色 LED 黄绿 LED 蓝色 LED 绿色 LED 红色 LED 多种光色的 LED
发光材料 InGaN/YAG
InGaN/荧光粉 ZnSe InGaN/荧光粉 InGaN、GaP InGaN AlInGaP InGaN、GaP AlInGaP
图(a)所示发光均匀性不佳，所以改变方式如图(b)所示，将荧光粉均匀地涂在LED表面上
白光LED的发光性能
色温：correlated colour temperature。 指当一标准黑体被加热时，随着温度的升高，其颜色由深红至浅红至橙黄至白 至蓝白至蓝色的变化，利用黑体的这一特征，当待测光源与黑体在某一温度下的光 色相同时，该黑体的温度即为待测光源的色温。 色温高光色偏冷，色温低光色偏暖。
2
750
荧光灯(40W)
3,200
80
73
15
20,000
节能灯(10 W)
600
60
69
50
Leabharlann Baidu
10,000
卤素灯泡(100W)
2,500
23
100
80
2,000
白光ＬＥＤ
1,200
80
85
30
10,000~ 100,000
白光LED光谱对人眼的影响
人眼最不能接受的是蓝 光和UV光，蓝光杀伤人眼 活性细胞的能力是绿光的 10倍，而UV光杀伤人眼活 性细胞的能力又是蓝光的 10倍，长期接触大量低波 长的蓝光能大量杀伤人眼 活性细胞。即使到时多吃 有利眼睛的食品也会无作 用。
多个
第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外UV-LED所产生的蓝光 或紫外光分别转换为双波长(Dichromatic) 或三波长 (Trichromatic)白光，此项元件技术称之为荧光粉转换白光 LED(Phosphor Converted-LED)； 第二类则为多芯片型白光LED，经由组合两种(或以上)不 同色光的LED组合以形成白光，目前市场上白光LED商品以蓝 光LED芯片搭配黄光荧光粉最为普遍，
发光原理 InGaN的蓝光与YAG的黄光混合 成白光 InGaN的蓝光激发的红绿蓝三基 色荧光粉发白光 由薄膜层发出的蓝光和在基板 上激发出的黄光混色成白光 InGaN的紫外激发的红绿蓝三基 色荧光粉发白光 将具有补色关系的两种芯片封 装在一起，构成白色LED
将发三原色的三种小片封装在 一起，构成白色LED 将遍布可见光区的多种光芯片 封装在一起，构成白色LED
光输出 N
P-N结
光的颜色视做成 PN 结的材料和发 光的波长而定，而波长与材料浓 度有关。如采用磷砷化镓可以发 出红光或黄光；采用磷化镓 则发 出绿光
P
半导体发光二极管的结构示意图
LED材料比较
材料 GaAs GaP 禁带宽度(eV) 1.35 2.26 发光波长 940 700 565 555 660 630 610 590 660 400 发光颜色 接近红外线 红 绿 纯绿 红 红 橙 黃 红 蓝、紫
白光二极管的原理和发光性能
发光二极管 白光LED的原理 白光LED的性能及其应用
发光二极管
坚固耐用
体积小
环保
LED优点
耗电量低
高亮度、低热量
使用寿命长
发光二极管的工作原理
发光二极管（light emitting diode，LED），是利用正向偏置PN结中 电子与空穴的复合辐射发光的，是自发辐射发光。
固体冷光源，效率高，绿色环保
寿命长，可以达到10万小时（连续10年）
低电压工作
是照明领域的又一次革命
白光LED的应用

局部范围低照度照明方面LED有其不可取代的优势，例如手电筒、台 灯照明，橱窗、小商品照明。 小尺寸液晶显示屏的LED背光源。 室内照明如作为夜灯、床头灯、台灯或照度要求较低的走廊灯等。 道路照明：
现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变 YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度， 可以获得色温3500-10000K 的各色白光。
各种白色光源特性比较
全光束（lm） 发光效率（lm/W ） 白炽灯泡(100W) 显色性（CRI ） 成本（元 ） 寿命（Hours）
1,750
17
100
GaAs1-xPx/GaAs GaAs1-xPx/ GaP
590
Ga1-xAlxAs GaN
1.42~2.26 3.39
白光LED
白光LED概况
1998年GaN系蓝光LED被开发出来，白光LED才成为实际可行的产 品。 所谓白光是多种颜色混合而成的光，如二波长光 (蓝色光 + 黄色光 ) 或三波长光(蓝色光+绿色光+红色光) 白光LED开发基础在于蓝光技术



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