项目一认识LED

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1、 总主编 陈振源 主 编 吴友明项目一项目一 认识认识LEDLED项目二项目二 认知认知LEDLED照明照明项目三项目三 LED LED屏幕显示系统的组装与调试屏幕显示系统的组装与调试项目四项目四 初识初识LEDLED景观工程景观工程项目五项目五 理解理解LEDLED标准标准项目一项目一 认识认识LED项目描述项目描述从了解从了解LED的基本特征与分类作为入门，认识常见的基本特征与分类作为入门，认识常见LED器件；由器件；由LED的内在特性分析进而了解普通的内在特性分析进而了解普通LED、高亮度、高亮度LED以及白光以及白光LED的性能及其应用前景。的性能及其应用前景。知识目标知识目标了解了解

2、LED的基本特征的基本特征熟悉熟悉LED的工作条件的工作条件认识常见认识常见LED器件器件返回返回技能目标技能目标掌握用万用表测试掌握用万用表测试LED的方法的方法学会测试学会测试LED伏安特性伏安特性学会识别学会识别LED器件器件任务任务任务一任务一 LED认识入门认识入门任务二任务二 LED特性分析特性分析任务三任务三 认识高亮度认识高亮度LED任务一任务一 LEDLED认识入门认识入门1.LEDLED的基本特征的基本特征（1）发光效率高）发光效率高（7）环保）环保（2）使用寿命长，响应快）使用寿命长，响应快（3）耗电量少）耗电量少（4）体积小，结构牢固）体积小，结构牢固（5）安全可靠性高

3、，控制方式灵活）安全可靠性高，控制方式灵活（6）高亮度，低热量）高亮度，低热量名名 称称光通光通量量流明流明（lmlm）光效光效流明流明每瓦每瓦（lm/Wlm/W）起起动特特性性频闪电磁磁干干扰使用使用寿命寿命小小时（h h）易易损性性白白炽灯灯48048012122424快快严重重无无10001000玻璃材玻璃材质易易损荧光灯光灯=26mm=26mm(T8)(T8)2000200030307070慢慢重重大大50005000玻璃材玻璃材质易易损节能灯能灯（紧凑型）凑型）50050054540 06060慢慢轻大大60006000玻璃材玻璃材质易易损LEDLED5050200200505020

4、0200极快极快无无小小1 100000000全固体不全固体不易易损坏坏表表1-1 LED与几种常见照明方式效能比较与几种常见照明方式效能比较一一.LEDLED的分类的分类（1）按波长和亮度分类）按波长和亮度分类表表1-2 LED按波长和亮度分类按波长和亮度分类类 型型波波 长亮亮 度度材材 料料应 用用可可见光光LEDLED450450780 780 nmnm一般亮度一般亮度LEDLEDGaPGaP、GaAsPGaAsP、AlGaAsAlGaAs3C3C家家电、消、消费电子子高亮度高亮度LEDLEDAlGaInP(AlGaInP(红、橙、黄、橙、黄) )户外全彩看板、外全彩看板、交通信号灯、

5、交通信号灯、背光源、背光源、车用用照明照明InGaNInGaN（蓝、绿）白光白光LEDLED背光源、照明背光源、照明不可不可见光光LEDLED8508501550 1550 nmnm短波短波长红外外光光（8508509 950 nm50 nm）GaAGaA、AlGaAsAlGaAsIRDAIRDA模模组、遥、遥控器控器长波波长红外外光光（130013001550 1550 nmnm）AlGaAsAlGaAs光通光通讯光源光源（2）按产业分类）按产业分类LED产业主要可以分成上游外延片生长、中游芯片制造、下游芯片封装三类。产业主要可以分成上游外延片生长、中游芯片制造、下游芯片封装三类。上游外延片

6、生长上游外延片生长表表1-3 LED主要外延片生长技术主要外延片生长技术技技 术特特 色色优 点点缺缺 点点主要主要应用用液相外延液相外延（LPE）以熔融以熔融态的液体材的液体材料直接和基板接触料直接和基板接触而沉而沉积晶膜晶膜操作操作简单，晶膜，晶膜生生长速度速度快快晶膜薄度晶膜薄度控制差，控制差，平整度差平整度差一般亮度一般亮度LED气相外延气相外延（VPE）以气体或以气体或电浆材料材料传输至基板，促使至基板，促使晶格表面粒子凝晶格表面粒子凝结晶膜生晶膜生长速度快速度快晶膜薄度晶膜薄度及平整度及平整度不易控制不易控制一般亮度一般亮度LED有机金属气相有机金属气相外延外延（MOCVD）将有机

7、金属以气体将有机金属以气体形式形式扩散至基板，散至基板，促使晶格表面粒子促使晶格表面粒子凝凝结晶膜薄度晶膜薄度及平整度及平整度易控制，易控制，纯度高度高成本成本较高，成品高，成品率率较低低高亮度高亮度LEDLED中游芯片制造中游芯片制造中游芯片制造时根据中游芯片制造时根据LED的性能需求进行器件结构和工艺设计，通过外延片扩散、的性能需求进行器件结构和工艺设计，通过外延片扩散、然后金属镀膜，再进行光刻、热处理、形成然后金属镀膜，再进行光刻、热处理、形成LED两端的金属电极，两端的金属电极，接着将基板磨薄拋光后进行切割接着将基板磨薄拋光后进行切割 下游芯片封装下游芯片封装下游把从中游来的芯片粘帖并

8、焊接导线架，经由测试、封胶、然后封装成各种不同的下游把从中游来的芯片粘帖并焊接导线架，经由测试、封胶、然后封装成各种不同的产品。产品。（3）按芯片材料分类）按芯片材料分类表表1-4 LED芯片材料分类芯片材料分类（4）按封装结构和管芯数目分类）按封装结构和管芯数目分类表表1-5 LED结构特征结构特征类 型型结 构构特特 征征点光源点光源环氧包封，金属陶瓷底座氧包封，金属陶瓷底座环氧封装，表面氧封装，表面贴装装子子弹形，形，圆形，矩形，多形，矩形，多边形形椭圆形等形等面光源面光源单列直插，双列直插，表列直插，双列直插，表面面贴装装发光面光面积大，可大，可见距离距离远，视角角宽，圆形梯形，三角形

9、梯形，三角形，形，长方形，正方形等方形，正方形等发光光显示器示器表面表面贴装，混合封装装，混合封装数数码管，符号管，米字管，管，符号管，米字管，矩形管，光柱矩形管，光柱显示器示器（5）按发光颜色分）按发光颜色分LED发光颜色可分成发光颜色可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光和白光等。红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光和白光等。（6）按出光面特征分）按出光面特征分按发光管出光面特征分为按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。(7)按结构分按结构分 LED按结构分有按结

10、构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。（8）按发光强度和工作电流分）按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分，有一般亮度的按发光强度和工作电流分，有一般亮度的LED（发光强度（发光强度10mcd）；把发光强度）；把发光强度在在10100mcd间的叫高亮度间的叫高亮度LED。一般。一般LED的工作电流在十几的工作电流在十几mA至几十至几十mA，而，而低电流低电流LED的工作电流在的工作电流在2mA以下。以下。（9）按显示屏分）按显示屏分分分类方式方式LED显示屏显示屏简 述述使用环境使用环境室内屏

11、室内屏室内室内LED显示屏在室内环境下使用，此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高，显示屏在室内环境下使用，此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高，适合较近距离观看。适合较近距离观看。室外屏室外屏室外室外LED显示屏在室外环境下使用，此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线显示屏在室外环境下使用，此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强，适合远距离观看。能力强，适合远距离观看。显示颜色显示颜色单基色单基色单基色单基色LED显示屏由一种颜色的显示屏由一种颜色的LED灯组成，仅可显示单一颜色，如红色、绿色、橙色等。灯组成，仅可显

12、示单一颜色，如红色、绿色、橙色等。双基色双基色双基色双基色LED显示屏由红色和绿色显示屏由红色和绿色LED灯组成，灯组成，256级灰度的双基色显示屏可显示级灰度的双基色显示屏可显示65536种颜色（双色屏种颜色（双色屏可显示红、绿、黄可显示红、绿、黄3种颜色）。种颜色）。全彩色全彩色全彩色（也称三基色）全彩色（也称三基色）LED显示屏由红色、绿色和蓝色显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成，可以很好地还原自然界的色彩，灯组成，可以很好地还原自然界的色彩，组成出组成出16777216种颜色。种颜色。显示功能显示功能条形屏条形屏条形条形LEDLED显示屏主要用于示屏主要用于显示文字，可用遥控器示文字

13、，可用遥控器输入，也可与入，也可与计算机算机联机使用，通机使用，通过计算机算机发送信息，送信息，也可脱机工作。屏幕多做成条形。也可脱机工作。屏幕多做成条形。图文屏图文屏图文图文LED显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。一台计算机可控制多快屏，可联网脱机显示。显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。一台计算机可控制多快屏，可联网脱机显示。混合屏混合屏LEDLED混合屏包含数混合屏包含数码屏和条形屏，主要用于屏和条形屏，主要用于显示文字和数字。在示文字和数字。在证券、利率、期券、利率、期货显示以及各种价目示以及各种价目表表显示等得到广泛示等得到广泛应用。用。视频屏视频屏视频视频LED显示屏

14、可实时、同步地显示各种信息，如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况显示屏可实时、同步地显示各种信息，如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况等多种视频信息内容。等多种视频信息内容。封装方式封装方式点阵模块点阵模块模块模块LED显示屏是由将显示屏是由将LED晶片封装在点阵塑胶套件内的晶片封装在点阵塑胶套件内的LED模块组成，多为室内显示屏。模块组成，多为室内显示屏。表面贴装表面贴装表贴表贴LED显示屏是将由显示屏是将由LED晶片封装在透明塑料体内，去除了较重的碳钢材料引脚，采晶片封装在透明塑料体内，去除了较重的碳钢材料引脚，采SMD(表面贴表面贴装工艺装工艺)，通过缩小尺寸、扩大视

15、角、降低重量，使应用更趋完美，尤其适合户内，半户外显示，通过缩小尺寸、扩大视角、降低重量，使应用更趋完美，尤其适合户内，半户外显示屏使用。屏使用。直插单体直插单体直插单体直插单体LED显示屏是将显示屏是将LED晶片封装在一个杯型环氧树脂框罩内，两条管脚分别为正负极的两个引晶片封装在一个杯型环氧树脂框罩内，两条管脚分别为正负极的两个引线的线的LED灯组成。应用范围很广。灯组成。应用范围很广。表表1-6 LED显示屏的分类显示屏的分类二、常见二、常见LED器件器件1.常见常见LED器件形式器件形式（1）单体）单体LED(a)椭圆椭圆LED (b)普通普通LED (c)食人鱼食人鱼LED ( 2 )

16、贴片式（贴片式（SMD）LED（a）全彩）全彩LED (b) 白光白光LED（3）LED点阵模块点阵模块（a）半户外点阵模块）半户外点阵模块 （b）LED室内点阵模块室内点阵模块 （c）单色）单色LED点阵模块点阵模块 (4)数码管数码管（a）8字型数码管字型数码管 （b）三位数码管）三位数码管 （c）管数字点阵模块）管数字点阵模块(5)像素管像素管（b）方形像素灯）方形像素灯 （a）圆形像素灯）圆形像素灯 2.常见的常见的LED产品【图产品【图1-8 常见常见LED产品（产品（1）（）（10）】）】（1） LED封装器件示例封装器件示例（a）大功率贴片式灯珠）大功率贴片式灯珠 （b）LED球

17、灯泡球灯泡 （c）LED像素灯像素灯 （2） LED显示屏示例显示屏示例（a）LED幕墙屏幕墙屏 （b）LED条屏条屏 （c）LED显示屏（室内全彩）显示屏（室内全彩） （d）户外）户外LED显示屏显示屏 （3） LED照明产品示例照明产品示例（a）LED台灯台灯 （b）LED路灯路灯 （c）LED草地灯草地灯 （d）LED护栏管护栏管 （e）LED手电筒手电筒 （f）LED软条彩灯软条彩灯 （g）LED射灯射灯 （h）LED闪光灯闪光灯 （i）声光控）声光控LED灯灯 2.常见的常见的LED产品【图产品【图1-8 常见常见LED产品（产品（1）（）（10）】）】（4） LED交通信号标志示例

18、交通信号标志示例 （5） LED车尾灯车尾灯 （7） LED 手机背光源示例手机背光源示例 (a) LED穿孔字穿孔字 (b) LED霓虹灯霓虹灯 (c) LED发光字发光字 （9） LED笔记本 （10） LED电视电视 红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光和白光等。蓝光和白光等。复习思考题复习思考题1LED的基本特征有哪些？的基本特征有哪些？2LED按发光颜色分类有哪几种？按发光颜色分类有哪几种？4. 试比较试比较LED、白炽灯、荧光灯的能量转换效率，说明、白炽灯、荧光灯的能量转换效率，说明LED的节能效果。的节能效果。3试列出几

19、种常见的试列出几种常见的LED照明产品。照明产品。（1）发光效率高）发光效率高（7）环保）环保（2）使用寿命长，响应快）使用寿命长，响应快（3）耗电量少）耗电量少（4）体积小，结构牢固）体积小，结构牢固（5）安全可靠性高，控制方式灵活）安全可靠性高，控制方式灵活（6）高亮度，低热量）高亮度，低热量技能训练一技能训练一LED器件识别器件识别1.实训目的实训目的（1）认识）认识LED的外形（出光面）特征；的外形（出光面）特征；（2）识别普通）识别普通LED、贴片、贴片LED的极性；的极性；（3）初步学会识别）初步学会识别LED器件。器件。2.实训器材实训器材序号序号类 型型型号与型号与规格格数数

20、量量1 1草帽形草帽形LEDLEDF5F5发光二极管光二极管红、绿、蓝各各1 1个或若干个个或若干个2 2方形方形LEDLED234 mm234 mm红、绿、蓝、黄、白各、黄、白各1 1个或若干个个或若干个3 3圆头LEDLED5mm5mm红、绿、蓝、白各、白各1 1个或若干个个或若干个4 4椭圆LEDLED5mm5mm红、粉粉红、橙橙、黄黄各各1 1个或若干个个或若干个5 5子子弹头LEDLED5mm5mm白或其它白或其它颜色色1 1个或若干个个或若干个6 635283528贴片片LEDLED20mA20mA白或其它白或其它颜色色1 1个或若干个个或若干个3.实训内容与步骤实训内容与步骤（1

21、）插件式）插件式LED外形识别外形识别逐一观察比较，区分不同外观的逐一观察比较，区分不同外观的LED发光二极管，发光二极管，列表写出外观名称；将颜色相同的列表写出外观名称；将颜色相同的LED进行归类比较，记入列表中。进行归类比较，记入列表中。（2）目测法辨别插件式）目测法辨别插件式LED、SMD LED器件正负极器件正负极a.用眼睛来观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说，用眼睛来观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说， 电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是它的负极。电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是它的负极

22、。b.根据外形标记区分根据外形标记区分LED正负极正负极LED的管脚引线以较长者为正极，较短者为负极。如管帽上有凸起标志，的管脚引线以较长者为正极，较短者为负极。如管帽上有凸起标志，那么靠近凸起标志的管脚就为正极。那么靠近凸起标志的管脚就为正极。贴片式贴片式LED，俯视，一边带彩色线的是负极，另一边是正极。，俯视，一边带彩色线的是负极，另一边是正极。有绿色点的有绿色点的SMD LED，绿色点为负极，相对的为正极。绿色点为负极，相对的为正极。4.问题讨论问题讨论（1）如何从）如何从LED的外观辨别其正、负极性？的外观辨别其正、负极性？ （2）查阅网络相关资料，了解普通）查阅网络相关资料，了解普通

23、LED、贴片、贴片LED的的 电流、电压、亮度、电流、电压、亮度、 颜色及用途等。颜色及用途等。任务二任务二 LEDLED特性分析特性分析一、一、LED的结构及发光原理的结构及发光原理1.LED1.LED的的结构构LED主要由支架、银胶、晶片、金线、主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。环氧树脂五种物料所组成。LED的两根引线中较长的一根为正极，接电的两根引线中较长的一根为正极，接电源的正极；反之，较短的一根为负极，接电源的正极；反之，较短的一根为负极，接电源的负极。源的负极。图图1-10 LED的结构的结构2.LED的发光原理的发光原理 在某些半导体材料的在某些半导体材料的P

24、N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，发出可见光，紫外光或近红外光，从而把电能直接转换为光能以光的形式释放出来，发出可见光，紫外光或近红外光，从而把电能直接转换为光能 当当LED处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从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，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。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。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的

25、，选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。二、二、LED的参数的参数1.LED电参数电参数 （1）正向工作电流）正向工作电流IF （2）正向工作电压）正向工作电压UF （3）反向电压）反向电压UR （4）反向电流）反向电流IR 3.LED光学特性参数光学特性参数（1）发光强度）发光强度（2）光通量）光通量 （3）发光效率）发光效率（4）LED发光角度发光角度2.LED极限参数极限参数（1）允许功耗）允许功耗Pm （2）正向极限电

26、流）正向极限电流IFm （3）反向极限电压）反向极限电压URm （4）工作环境温度）工作环境温度topm 1Ai(mA)u(v)20-10-20-30246正向截止区正向截止区工作区工作区反向截止区反向截止区BCD反向击穿区反向击穿区8三、三、LED的特性与发光效率分析的特性与发光效率分析1.LED的伏安特性的伏安特性（1）正向特性）正向特性正向截止区正向截止区正向电流很小，正向电流很小，LED呈呈现很大的电阻，不发光。现很大的电阻，不发光。正向工作区正向工作区LED正向导通并发亮正向导通并发亮（2）反向特性）反向特性反向截止区反向截止区LED加上反向电压时，呈现很大的电阻。加上反向电压时，呈

27、现很大的电阻。反向击穿区反向击穿区当反向电压增加某一数值时，出现击穿现象。当反向电压增加某一数值时，出现击穿现象。LED的的UI特性具有非线性、整流性质（单向导电性），即外加正偏压表现低电阻，特性具有非线性、整流性质（单向导电性），即外加正偏压表现低电阻，反之为高电阻。反之为高电阻。2.LED光特性分析光特性分析LED光特性主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特光特性主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性以及光谱参数等。性以及光谱参数等。从测量的角度看，光通量的测试一般采用积分球法。在测得光通量之后，配合电参数从测量的角度看，光通量的测试一般采

28、用积分球法。在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得测试仪可以测得LED的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。光强分布由探测器测试，光谱功率特性可由光谱功率分布表示。发光效率的测试。光强分布由探测器测试，光谱功率特性可由光谱功率分布表示。3.LED的发光效率分析的发光效率分析影响发光效率主要因素有内部量子效率与光提取效率。影响发光效率主要因素有内部量子效率与光提取效率。内部量子效率与组件本身特性如组件材料能带、缺陷、杂质及组件内部量子效率与组件本身特性如组件材料能带、缺陷、杂质及组件外延组成及结构等相关

29、。外延组成及结构等相关。影响影响LED光提取效率因素包括光提取效率因素包括LED电特性、电特性、LED芯片取光效率、芯片取光效率、与与LED封装效率。封装效率。复习思考题复习思考题1LED主要由主要由 、 、 、 、 五种物料所组成。五种物料所组成。2LED在正向导通时能发光，光的强弱与在正向导通时能发光，光的强弱与 有关，光的颜色与有关，光的颜色与 有关。有关。3LED的伏安特性具有的伏安特性具有 性、性、 性。性。4. 影响影响LED发光效率主要因素有发光效率主要因素有 效率与效率与 效率。效率。技能训练二技能训练二LED伏安特性的测试伏安特性的测试1.实训目的实训目的（1）提高）提高LE

30、D伏安特性的感性认识，包括正向电流、正向压降、反向电流、伏安特性的感性认识，包括正向电流、正向压降、反向电流、 反向压降；反向压降；（2）熟悉）熟悉LED的工作条件，正确、安全的使用的工作条件，正确、安全的使用LED；（3）通过电学特性的测量，认识）通过电学特性的测量，认识LED的发光机理。的发光机理。2.实训器材实训器材表表1-8 LED伏安特性测试实训器材伏安特性测试实训器材序号名称型号与规格数 量1可调直流稳压电源024V12万用表FM-30或其他13直流数字毫安表自选14直流数字电压表自选15可变电阻器1K/1W16发光二极管5，红色17发光二极管5，白色18电阻器68013.实训内容

31、与步骤实训内容与步骤（1）正向特性曲线的测量）正向特性曲线的测量图图1-12 正向特性曲线测量电路正向特性曲线测量电路 被测器件用红光被测器件用红光LED，利用逐点测量法，调节电位器改变输入电压，利用逐点测量法，调节电位器改变输入电压Ui，从而给，从而给LED加加上不同的电压上不同的电压UF，测量不同电压时，流过，测量不同电压时，流过LED对应的电流对应的电流IF，将结果记入表，将结果记入表1-9中。中。表表1-9 LED正向特性测量记录正向特性测量记录（2）反向特性曲线的测量）反向特性曲线的测量 将电源正负极互换如图将电源正负极互换如图1-13所示。测量二极管两端电压所示。测量二极管两端电压

32、UF和对应流过二极管的和对应流过二极管的电流电流IF，将结果记入表，将结果记入表1-10中中 图图1-13 反向特性曲线测量电路反向特性曲线测量电路表表1-10 LED反向特性测量记录反向特性测量记录（3）根据上述测量的数据，逐点描绘出）根据上述测量的数据，逐点描绘出LED的伏安特性曲线。的伏安特性曲线。（4）将被测器件换成白光）将被测器件换成白光LED，按上述步骤操作测量，记录数据并绘制曲线。，按上述步骤操作测量，记录数据并绘制曲线。4.注意事项注意事项（1）发光二极管是非线性元件，为了避免烧坏发光二极管和仪表，对于红光）发光二极管是非线性元件，为了避免烧坏发光二极管和仪表，对于红光LED要

33、求要求测量时，从电流值为测量时，从电流值为7.00mA所对应的电压开始测量，然后降低电压，测量每一点；所对应的电压开始测量，然后降低电压，测量每一点；对于白光对于白光LED测量时，要求从电流值为测量时，要求从电流值为20.00mA所对应的电压开始测量，然后降低电压，所对应的电压开始测量，然后降低电压，测量每一点。测量每一点。（2）正确连接分压电路及选择滑动头的初始位置。）正确连接分压电路及选择滑动头的初始位置。（3）正向伏安特性的测量采用电流表外接，反向伏安特性的测量采用电流表内接。）正向伏安特性的测量采用电流表外接，反向伏安特性的测量采用电流表内接。（4）正确理解电表量程的变换及有效数字的读

34、取。）正确理解电表量程的变换及有效数字的读取。5.问题讨论问题讨论（1）比较实验中两种二极管的特性曲线有何区别？）比较实验中两种二极管的特性曲线有何区别？（2）发光二极管正常工作的条件是什么？应如何确定？）发光二极管正常工作的条件是什么？应如何确定？（3）定性地分析对电表的接入所造成的误差。）定性地分析对电表的接入所造成的误差。技能训练三技能训练三LED的电光转换特性测试的电光转换特性测试 1.实训目的实训目的（1）了解）了解LED电流注入功率与辐射功率的关系及其测方法；电流注入功率与辐射功率的关系及其测方法；（2）了解）了解LED的辐射（发光）效率。的辐射（发光）效率。2.实训器材实训器材表

35、表1-11 LED电光转换特性测试实训器材电光转换特性测试实训器材序号序号名名称称型号与型号与规格格数数 量量1 1光电特性综合实验光电特性综合实验系统系统CSY10E1 12 2万用表万用表FM-30FM-30或其它或其它1 13 3直流数字毫安表直流数字毫安表自自选1 14 4直流数字直流数字电压表表自自选1 15 5可可变电阻器阻器1K/1W1K/1W1 16 6LEDLED55，红色色1 13.测量原理图测量原理图图图1-15 LED的的PI曲线测量电路曲线测量电路4.实训内容与步骤实训内容与步骤（1）将待测红光）将待测红光LED接入胶木模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板接入胶木

36、模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板 “LED/LD驱动驱动”部分的部分的“正向电压正向电压”端口，将胶木模块固定在转台导轨上。端口，将胶木模块固定在转台导轨上。“电压测量电压测量”的正负端分别接到电压表的的正负端分别接到电压表的“20V+”和和“-”端，电压表量程选择端，电压表量程选择20V。 “电流测量电流测量”的正负端分别接到电流表的的正负端分别接到电流表的“200mA+” 和和“-”端，电流表量程选端，电流表量程选择择200mA。 将探测器固定在二维支架上，移动导轨上支架，使探测器离转台最近，将探测器固定在二维支架上，移动导轨上支架，使探测器离转台最近， 移动转台导轨上的胶木模块，

37、使移动转台导轨上的胶木模块，使LED尽量靠近探测器探测器。尽量靠近探测器探测器。探测器信号输出的红色插头插入控制面板探测器信号输出的红色插头插入控制面板“3”孔，黑色插头插入孔，黑色插头插入“2”孔，孔，“4”“5” 之间插入之间插入10K电阻。电阻。（2） 打开打开“LED/LD驱动驱动”开关，缓慢增加开关，缓慢增加LED的正向电流，记下正向电压、电流，的正向电流，记下正向电压、电流， 填入表填入表1-12中。通过计算机读出相应的功率读数，计算机软件会显示所得到的中。通过计算机读出相应的功率读数，计算机软件会显示所得到的 数据和图表。数据和图表。表表1-12 P-I特性测试记录特性测试记录（

38、3） 实验结束把旋钮回复至初始位置，关闭电源。实验结束把旋钮回复至初始位置，关闭电源。 （4）根据记录的表格计算）根据记录的表格计算LED的辐射效率的辐射效率=P/IU。5.问题讨论问题讨论（1）比较辐射效率和发光效率这两个物理概念。）比较辐射效率和发光效率这两个物理概念。（2）分析测量结果光功率和辐射效率偏低的原因。）分析测量结果光功率和辐射效率偏低的原因。任务三任务三 认识高亮度认识高亮度LEDLED一、高亮度一、高亮度LED 1.高亮度高亮度LED的特点的特点高亮度高亮度 LED具有高度的可靠性，发光强度、发光效率高，长寿命、省电、耐震、低电具有高度的可靠性，发光强度、发光效率高，长寿命

39、、省电、耐震、低电压驱动等优点。压驱动等优点。（a）各色高亮度）各色高亮度LED （b）高亮度白光）高亮度白光LED (c) 高亮度红色高亮度红色LED （d）高亮度）高亮度LED芯片芯片 图图1-16 高亮度高亮度LED的外观的外观图图1-17 LED芯片内部结构芯片内部结构（a）GaN基蓝绿光基蓝绿光LED芯片芯片 （b）GaN基高亮度蓝光基高亮度蓝光LED芯片芯片 金属反光层金属反光层红光外延层红光外延层N电极电极P电极电极（c）红光芯片内部结构）红光芯片内部结构 硅衬底硅衬底 （d）红光芯片外观）红光芯片外观 2.高亮度高亮度 LED的基本特性的基本特性 正向偏置时可发出白光、红光、绿

40、光或蓝光（也可能产生其它颜色光）。正向偏置时可发出白光、红光、绿光或蓝光（也可能产生其它颜色光）。 图图1-18 高亮高亮LED电压电压-电流曲线图电流曲线图图图1-19 高亮高亮LED电流电流-亮度曲线图亮度曲线图 从图从图1-19高亮高亮LED电流电流-亮度曲线图分析可以得出：亮度曲线图分析可以得出：电流与亮度的关系基本上是属于线性关系。电流与亮度的关系基本上是属于线性关系。3.高亮度高亮度LED的关键技术的关键技术高亮度高亮度LED的关键制造技术之一是的关键制造技术之一是MOCVD技术。技术。近年以来，近年以来，MOCVD产率的任何进展都是通过增加产率的任何进展都是通过增加MOCVD反应

41、炉的载荷量而获得。反应炉的载荷量而获得。（a）近耦合喷淋头式反应炉）近耦合喷淋头式反应炉 （b）行星反应炉）行星反应炉 4.高亮度高亮度LED的散热的散热 散热不良最主要的影响是：散热不良最主要的影响是： (1)发光亮度减弱发光亮度减弱 (2)使用寿命衰减使用寿命衰减解决解决LED散热问题，常采用金属基板、陶瓷基板以及散热问题，常采用金属基板、陶瓷基板以及AGSP基板等技术。基板等技术。（a）AGSP基板技术外观基板技术外观 最大直径最大直径4mm封装树脂封装树脂+荧光粉荧光粉LED传导电路传导电路传导电路传导电路传导电路传导电路铜柱铜柱0.2mm具有高热传导性能的绝缘树脂具有高热传导性能的绝

42、缘树脂导电孔导电孔AGSP基板基板图图1-21 AGSP技术提供出色的散热性能技术提供出色的散热性能热热5.高亮度高亮度 LED的应用的应用高亮度高亮度四无化合物，如四无化合物，如ALInGaPVGaInN系系LED白光白光LED大尺寸背光源、一般照明等大尺寸背光源、一般照明等户外彩色屏幕、交通标志、户外彩色屏幕、交通标志、背光源、车用照明等背光源、车用照明等图图1-22 高亮度高亮度LED的应用的应用（1）汽车照明）汽车照明（2）便携式照明）便携式照明（3）户外照明）户外照明（4）室内照明）室内照明（5）交通标志）交通标志（6）大屏幕显示）大屏幕显示（7）高科技电子产品中的应用）高科技电子产

43、品中的应用二、白光二、白光LED的实现方法的实现方法（1）白光是一种多颜色的混合光，有三种方法可实现白光）白光是一种多颜色的混合光，有三种方法可实现白光LED。 蓝色蓝色LED芯片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉有机结合组成白光芯片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉有机结合组成白光LED。（2）将红、绿、蓝三基色）将红、绿、蓝三基色LED组成一个像素也可得到白光。组成一个像素也可得到白光。（3）发紫外光）发紫外光LED芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光体有芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光体有 机结合组成白光机结合组成白光LED。表表1-13 白光白光LED实现方

44、法比较实现方法比较名名 称称优优 点点缺缺 点点通过通过LED红绿蓝的红绿蓝的三基色多芯片三基色多芯片组和发光合成组和发光合成白光白光效率高、色温可控、显色效率高、色温可控、显色性较好性较好三基色光衰不同导致色温不稳三基色光衰不同导致色温不稳定、控制电路较复杂、成本定、控制电路较复杂、成本较高较高蓝光蓝光LED芯片激发芯片激发黄色荧光粉组黄色荧光粉组成白光成白光效率高、制备简单、温度效率高、制备简单、温度稳定性较好、显色性稳定性较好、显色性较好较好一致性差、色温随角度变化一致性差、色温随角度变化紫外光紫外光LED芯片激芯片激发荧光粉发出发荧光粉发出三基色合成白三基色合成白光光显色性好、制备简单

45、显色性好、制备简单LED芯片效率较低，有紫外光芯片效率较低，有紫外光泄漏问题，荧光粉温度稳定泄漏问题，荧光粉温度稳定性问题有待解决性问题有待解决复习思考题复习思考题1普通普通LED、高亮度、高亮度LED、超高亮度、超高亮度LED根据发光强度根据发光强度 如何区分？如何区分？2简述高亮度简述高亮度LED电流与亮度的关系特性。电流与亮度的关系特性。3高亮度高亮度LED工作温度升高所带来的主要影响有哪些？工作温度升高所带来的主要影响有哪些？4. 试列出几种常见的高亮度试列出几种常见的高亮度LED在高科技电子产品中的应用。在高科技电子产品中的应用。复习思考题复习思考题技能训练四技能训练四高亮度高亮度L

46、ED与普通与普通LED性能的比较性能的比较 1.实训目的实训目的（1）认识高亮度）认识高亮度LED的外形特征；的外形特征；（2）比较普通）比较普通LED与高亮度与高亮度LED；（3）了解超高亮度）了解超高亮度LED。2.实训器材实训器材 表表1-14 高亮度高亮度LED与普通与普通LED性能比较实训器材性能比较实训器材 序号序号名名称称型号与参数型号与参数数数 量量1 15mm LED5mm LED（普通）（普通）2V2V，10mA10mA1 12 25mm5mm聚光聚光红色色LEDLED（高亮）（高亮）3 33.4V3.4V，101030mA30mA1 13 33mm3mm超高亮白光超高亮白

47、光LEDLED3.23.23.4V3.4V，300mA300mA1 14 4稳压电源源0 05V5V1 15 5电阻阻1001001 1（1）外观定性比较）外观定性比较,并填入表并填入表1-15中。中。 表表1-15 普通亮度、高亮度、超高亮度外观比较记录普通亮度、高亮度、超高亮度外观比较记录（2 2）亮度比）亮度比较 按照图按照图1-301-30搭建电路，稳压电源电压选择搭建电路，稳压电源电压选择2V2V3.5V3.5V。当稳压电源开关闭合时，。当稳压电源开关闭合时，分别连接普通分别连接普通LEDLED、高亮度、高亮度LEDLED和超高亮度和超高亮度LEDLED，在光线充足和光线不足的地方分

48、，在光线充足和光线不足的地方分别对其进行目测，观察亮度情况，把现象填入表别对其进行目测，观察亮度情况，把现象填入表 中中+- 图图1-30测试连接电路测试连接电路 表表1-16 常用常用LED亮度比较记录亮度比较记录4.问题讨论问题讨论 通过网络或生活经验，查找并列出常见电子产品中使用了普通通过网络或生活经验，查找并列出常见电子产品中使用了普通LED、高亮度、高亮度LED和超高亮度和超高亮度LED的名称并归类填入表的名称并归类填入表1.15中（最少各三项）：中（最少各三项）：表表1.15 普通亮度、高亮度、超高亮度名称分类记录普通亮度、高亮度、超高亮度名称分类记录1LED是通电时可发光的半导体

49、材料制成的发光元件，它可以直接把电转换为光。是通电时可发光的半导体材料制成的发光元件，它可以直接把电转换为光。2LED具有发光效率高、使用寿命长、节能、体积小、安全可靠性高、控制方式具有发光效率高、使用寿命长、节能、体积小、安全可靠性高、控制方式 灵活、高亮度以及环保等基本特征。灵活、高亮度以及环保等基本特征。3常见常见LED的分类有按产业、结构、出光面特征、发光颜色、发光强度以及亮度的分类有按产业、结构、出光面特征、发光颜色、发光强度以及亮度 等几种。等几种。4LED具有二极管的单向导电性，在正向工作状态下能发光，发光亮度与正向电具有二极管的单向导电性，在正向工作状态下能发光，发光亮度与正向电 流近似成正比，电流增大，发光亮度也近似增大。流近似成正比，电流增大，发光亮度也近似增大。5高亮度高亮度LED处于正向偏置时可发出白光、红光、绿光、或蓝光，也可能产生其处于正向偏置时可发出白光、红光、绿光、或蓝光，也可能产生其 它颜色的光。它颜色的光。6. LED的应用主要可分为三大类：的应用主要可分为三大类：LED照明、照明、LED显示和显示和LCD（液晶显示）屏背光（液晶显示）屏背光 源。源。项目小结项目小结