LED灯原理详细介绍

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1、发灯led灯电压值(白灯绿灯蓝灯)LED工作电压大都数是3V到3.6V(红灯黄灯)LED灯大多数是1.8V到2.6V自然光谱白光LED主要有三种:第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来获得白光,这种白光成本最低,光谱呈带状较窄,色彩不全,色温偏高,显色性偏低,灯光对眼睛不柔和不协调。人眼经过进化最适应的是太阳光,白炽灯的连续光谱是最好的,色温为2500K,显色指数为100。第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光,发光原理类似于日光灯,该方法显色性更好,这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大、配合荧光粉紫外光波长的选择、UV-LED制作的难度及抗UV封装材料的开发也是需

2、要克服的困难。第三种是利用三基色原理将RGB三种超高亮度LED混合成白光,该方法的优点是不需经过荧光粉的转换而直接配出白光,除了可避免荧光粉转换的损失而得到较佳的发光效率外,更可以分开控制红、绿、蓝光LED的发光强度,但这种办法的问题是绿光的转换效率低,混光困难,驱动电路设计复杂。另外,由于这三种光色都是热源,散热问题更是其它封装形式的3倍,增加了使用上的困难。偏振LED和三波长全彩化的白光LED将是未来的发展方LED(LightEmittingdiode)1. 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。2

3、. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。3. 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。4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50%。5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6. 对环境污染:无有害金属汞(荧/日光灯中含有有害金属汞,汞对大气、土壤、水源的污染十分严重,在日光灯管完好的情况下,灯管里的汞蒸气不会对人体造成危害。但若不慎将日光灯管打碎了,灯管里的汞蒸气就会散布到空气中,污染空气和食物。汞进入身体后,便与体内蛋白质结合,损坏肾脏,可引起机体中毒。因此,使用日光灯时,应特别小心,不要将灯管

4、打碎。如果不慎将日光灯管打碎了,应采取下列措施:迅速开门窗通气,同时将室内食品包好、盖好;人立即离开房间12小时,待汞蒸气排净后再回到房间;将散落在地上的灯管玻璃碎片打扫干净,立即倒入室外垃圾桶;最好在灯管打碎处撒些硫磺粉,使地上残余的汞与硫磺粉结合,转化成硫化汞,可使汞不蒸发,不致污染空气)7. 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。8价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只白炽灯的价格就可以与一只LED灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上

5、300500只二极管构成。LED缺点1. LED光源有100000小时寿命吗?按光衰7%实际只有约50000小时。按光衰3%实际运用可以达到80000小时。2. LED不会发热吗?会,需散热。3. LED可取代白炽灯吗?光通量,光效和显色性可以,但目前太贵且近几年不会有所下降。但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。4. LED可作普通光源简单地使用吗?不行,要驱动电源,光学和热传导配合。5. 二种光源性能和优点比较霓虹灯的优势已被LED覆盖,但LED灯目前价太高。6. 二种光源的电源比较LED低压好,但防水性差和载电流过大。大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA7. 二种光源

6、的控制技术比较LED易实现,但霓虹灯成熟。8. 二种光源的稳定性比较LED不一致性大,霓虹灯相当稳定。少数产家可以做到相对稳定,比如用CREEKAOD芯片相结合,取各自芯片的优点。9. 光源的价格比较LED较贵,但黄色和红色已相当,主要贵的是LED白光。10. 二种光源户外使用比较LED防水性差是户外使用的致命弱点。11. 二种光源目前市场的比较全球照明产品年产值420亿美元(中国150亿美元儿ED光源现比例小于1%。七、什么是led灯的封装?led灯封装解释:简单来说led封装就是把led封装材料封装成led灯的过程;led灯封装流程:一般led封装必须经过扩晶-固晶-焊线-灌胶-切脚-分光

7、分色等流程;led灯封装材料:led的主要封装材料有:芯片、金线、支架、胶水等;led灯封装设备:扩晶设备、固晶机、焊线机、点胶机、烘烤箱等,一般分为全自动封装设备手工封装设备两种。八、如何评判led灯封装的好坏?led灯的好坏指标:led灯的好坏的几个指标是:角度、亮度、颜色(波长)一致性、抗静电能力、抗衰减能力等;led灯的封装材料:led封装材料是led灯好坏的直接因素,也是最基本的因素,led灯是几种主要材料的组合,一颗好的led灯必须是所有封装材料与生产技术的组合;led灯的封装技术:一般全自动设备封装要比手工封装的要好,封装的技术水平也是led灯封装的好坏的主要因素,同样的材料不同

8、的生产厂家生产出来的产品有很大的差别;led灯的外观:制作户外led电子屏主要使用直插式椭圆led灯,制作户内led电子屏主要使用表贴式led灯。led灯的参数:亮度根据使用环境等因素而不同,红灯波长:620nm-625nm,绿灯波长:520nm-525nm,蓝灯波长:465nm-470nm。十、led-定义LED(LightEmittingDiode),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

9、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。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I960年。LED是英文lightemittingdiode(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的抗震性能好。发光二极管的核

10、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。最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。

11、以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(入p=465nmWd=30nm,高温烧结制成的含Ce3+勺YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nm蓝光LED基

12、片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-50OnmLED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。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。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。上个世纪60年代,科技工作者利用半导体PN结发光的原理,研制成了LED发光二极管。当时研制的LED,所用的材料是GaASP,其发光颜色为红色。经过近30年的发展,现在大家十分熟悉的LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色

13、光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来,这里向读者介绍有关照明用白光LEDled-介绍1.可见光的光谱和LED白光的关系。众所周之,可见光光谱的波长范围为380nm760nm,是人眼可感受到的七色光红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的,因为白光不是单色光,而是由多种单色光合成的复合光,正如太阳光是由七种单色光合成的白色光,而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见,要使LED发出白光,它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED,在目前的工艺条件下是不

14、可能的。根据人们对可见光的研究,人眼睛所能见的白光,至少需两种光的混合,即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。上述两种模式的白光,都需要蓝色光,所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术,即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家,所以白光LED的推广应用,尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。2.白光LED的工艺结构和白色光源。对于一般照明,在工艺结构上,白光LED通常采用两种方法形成,第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光;第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法

15、产生白光的系统如图1所示,图中LEDGaM芯片发蓝光(入p=465nm),它和YAG(钇铝石榴石)荧光粉封装在一起,当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光,结果,蓝光和黄光混合形成白光(构成LED的结构如图2所示)。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起,通过各色光混合而产生白光。3.白光LED照明新光源的应用前景。为了说明白光LED的特点,先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯,其光效为1224流明/瓦;荧光灯和HID灯的光效为50120流明/瓦。对白光LED:在1998年,白光LED的光效只有5流明/瓦,到了1999年已达到15流明/瓦,这一指标与一般家用白炽灯相近,而在2000年时,白

16、光LED的光效已达25流明/瓦,这一指标与卤钨灯相近。有公司预测,到2005年,LED的光效可达50流明/瓦,到2015年时,LED的光效可望达到150200流明/瓦。那时的白光LED的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED作家用照明光源,将成可能的现实。普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜,但光效低(灯的热效应白白耗电),寿命短,维护工作量大,但若用白光LED作照明,不仅光效高,而且寿命长(连续工作时间10000小时以上)几乎无需维护。目前,德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯;澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明;我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来,白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多

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