《毕业论文：LED光色度研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文：LED光色度研究（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉轻工大学武汉轻工大学毕业论文毕业论文论文题目：论文题目：LEDLED 光色度研究光色度研究姓姓 名名 学学 号号 院院 系系 电气与电子工程学院电气与电子工程学院 专专 业业 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 指导教师指导教师 20152015 年年 0606 月月 0808 日日目录目录摘要.IABSTRACT.II第一章 绪论.11.1 研究背景 .11.2 LED 发展的历史和现状.21.3 LED 的优缺点.21.4 本文的主要内容.3第二章 LED 相关色度学基本原理 .42.1 色度学 .42.1.1 色温.42.1.2 相关色温.52.1.3 显色指数.52.1.4 色坐
2、标.62.2 LED 技术特性及参数.62.2.1 LED 基本结构及发光原理 .62.2.2 LED 导通压降 .72.2.3 LED 技术参数 .82.3 LED 光学性能指标.92.3.1 光谱分布和峰值波长.92.3.2 发光强度.102.3.3 光通量.112.3.4 发光效率.112.3.5 余辉.122.3.6 光色.132.4 本章小结 .14第三章 实验设计.143.1 实验器材 .153.2 实验记录与数据处理 .173.3 结果与讨论 .24第四章 总结与展望.25致谢.28参考文献.29摘要摘要关键词：关键词：ABSTRACT第一章第一章 绪论绪论1.11.1 研究背景
3、研究背景发光二极管(LED: Light Emitting Diode)是一种电致发光的半导体发光器件,属于冷光源1.尽管早期的 LED 的发光颜色为红色，但是现在已经发展为包括红、黄、蓝、绿等一系列可见光。最初 LED 用作指示光源，后来逐渐发展为交通信号灯和大面积显示屏的应用中。随着光电技术和材料科学的发展，全球能源短缺的问题不断突出，欧美及日本等国成立了专门的 LED 研究机构，同时 LED 也向高亮度、全彩化、显示大型化的方向发展，而且 LED 的发光效率正在逐步提高2。随着对紫光、紫外、白光 LED 研究的深入，LED 将有可能成为 21 世纪最有前途的光源，LED 的色度特性仍然是
4、一个值得深入研究的领域。2,31.21.2 LEDLED 发展的历史和现状发展的历史和现状发光二极管（LED）最早出现于 1962 年，虽然早期只可以发出光度比较低的红 光，但是之后逐步发展出其他的单色光，到现在为止发光二极管(LED)可以发出的光 包括可见光、红外线以及紫外线，其光强度也得到了一定增强。 随着行业的发展以及技术的不断革新，LED 的光效率也在不断的提高，其用途 也越来越广泛，除了最初用作指示灯等用途之外，现在 LED 已被广泛的应用于显示 器、电视机采光装饰和照明。不仅如此，LED 的成本也在不断降低，这也是 LED 被广泛应用的原因之一。 20 世纪 50 年代，英国科学家
5、在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第 一个具有现代意义的 LED，并在 20 世纪 60 年代面世。但是，在早期 LED 需要放 在液化氮里，还要进一步的操作才可以在室温下正常工作。不仅如此，第一个商用 LED 只能发出不可见的红外光。4 20 世纪 60 年代末，在砷化镓的基础上使用磷化物发明了第一个可见红光 LED，这一变化是的 LED 更加高效，发出的红光也更亮。到了 70 世纪中期，磷化 镓被用作发光光源，能够发出灰白绿光。20 世纪 80 年代早期到中期，新一代的高 亮度 LED 诞生，先是红色，再是黄色，最后是绿色。 20 世纪 90 年代 LED 技术的长足进步，不仅是发光
6、效率超过了白炽灯,光强达 到了烛光级,而且颜色也从红色到蓝色覆盖了整个可见光谱范围,这种从指示灯水平到 超过通用光源水平的技术革命导致各种新的应用,诸如汽车信号灯、交通信号灯、室 外全色大型显示屏以及特殊的照明光源3 。1.31.3 LEDLED 的优缺点的优缺点LED 被称为第四代光源，它具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低 热量、环保、坚固耐用以及可控性强等特点。 优点： （1） 体积小：LED 是被封装在环氧树脂中的一块晶片，不仅十分小，而且非常轻。（2） 耗电量低：一般情况下，LED 的工作电压在 23.6V 之间，工作电流在 0.020.03A 之间，因此 LED 的耗电量是
7、非常低的。 （3） 使用寿命长：如果 LED 是工作在额定电压和额定电流的情况下，那么其使用 寿命一般可以达到 10 万个小时。（4） 高亮度、低热量：与一般的白炽灯相比较的话，LED 的热辐射更少。 （5） 环保：LED 不仅是由无毒材料制成的，而且还可以回收再利用。 （6） 坚固耐用：因为 LED 是被封在环氧树脂中的，所以它比其白炽灯更加坚固， 这也让 LED 不易损坏。 （7） 可控性强：可以实现不同颜色的变换。 缺点： （1） 光通量低、价格高 （2） 显色性差 （3） 光衰问题 （4） 发热问题 （5） 光学系统问题1.41.4 本文的主要内容本文的主要内容本文共分四章内容，第一章
8、主要讲述的是 LED 的发展历史以及其现状；第二章 主要是本次课题要掌握的相关理论知识，比如 LED 的技术特性和参数以及涉及到的 光色度学的知识；第三章是核心部分，主要是设计实验，其中包括实验原理、实验 器材、实验数据的记录以及数据的处理分析；第四章主要是分析在论文完成过程中 出现的问题以及解决问题的方法。第二章第二章 LED 相关色度学基本原理相关色度学基本原理2.1 色度学色度学色度学是研究颜色度量和评价方法的一门学科，是颜色科学领域里的一个重要 部分6。其中，色温、相关色温以及显色指数在色度学中都是用于表示光源颜色的，本节主要讲述这三者的基本概念。2.1.1 色温色温虽然有许多可以说明
9、光源颜色的方法，但是用色温来说明是一种简单而又准确 的方法。光源的色温是通过对比其色彩和理论的热黑体辐射（简称黑体，在任何温 度下度任何波长的辐射能的吸收率都等于 1 的物体，是一种理想的模型，也叫完全 辐射体）来确定的。7 为了对色温有一个更深刻的理解，可以借助色温图8。如图 2-1 所示，黑体的色 温在 CIE x-y 色度图上是一条近似弧形的曲线，称作黑体轨迹，也叫黑体曲线或普 朗克轨迹7。图 2-1 色温在 CIE x-y 色度图中的轨迹从图 2-1 中，我们可以知道当黑体的温度不断升高的时候，光谱分布的最大功 率逐渐想波长比较短的位置移动，光的颜色朝着蓝光的方向变化。 可以用“倒度”
10、 ，即色温的倒数来表示色温，但是因为这个单位的量值太大，所 以一般用“微倒度”表示，色温与微倒度的关系如表 2-1 所示。表 2-1 常用色温值与微倒度的对应关系2.1.2 相关色温相关色温当光源所发出光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相近时，但其色坐标(下 节详述)并没有落在普朗克轨迹上。此时，黑体所对应的温度就可以被称为该光源的 “相关色温”,单位是绝度温度 K。在色度图中，色温是一条曲线，而相关色温是一条靠近该曲线的很窄的“带” ， 只有与黑体轨迹距离较近的地方才可以被称为相关色温，当距离很远时，虽然有色 坐标，但是不可以将它叫做相关色温，也不可以称为色温。 如图 2-2 以及 2-3 所示，与黑体轨迹相交的线，表示的是与各个色温点的微倒 度相对应的绝对温度值7。通过计算，可以把温度不同的黑体光谱能量曲线转换为 色坐标，再把色坐标绘制到色品图上，练成一条曲线，形状如图 2-2 所示，称为黑 体曲线。色温必须是通过色坐标计算出来的，没有经过色坐标得出的色温是不准确 的。微倒度 （麦瑞 德）色温 （K）微
