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1、白光二极管的原理白光二极管的原理和发光性能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光二极管环保保 LED优点点高亮度、低高亮度、低热量量 使用寿命使用寿命长 耗耗电量低量低 体体积小小 坚固耐用固耐用 半半导体体发光二极管的光二极管的结构示意构示意图PNP-N结光光输出出 发光二极管发光二极管（light emitting diode，LED），是利用正向偏置），是利用正向偏置PN结中结中电子与空穴的复合辐射发光的，是电子与空穴的复合辐射发光的，是自发辐射发光自发辐射发光。光光的的颜色色视做做成成PN结的的材材料料和和发光光的的波波长而而定定，而而波波长与与材材料
2、料浓度度有有关关。如如采采用用磷磷砷砷化化镓可可以以发出出红光光或或黄黄光光；采采用用磷磷化化镓 则发出出绿光光发光二极管的工作原理光二极管的工作原理材料禁带宽度(eV)发光波长发光颜色GaAs1.35940 接近红外线GaP2.26700 红565 绿555 纯绿GaAs1-xPx/GaAs590660 红GaAs1-xPx/ GaP630 红610橙590黃Ga1-xAlxAs1.422.26660 红GaN3.39400蓝、紫LED材料比材料比较白光白光LED1998年年GaN系系蓝光光LED被被开开发出出来来，白白光光LED才才成成为实际可可行行的的产品。品。所所谓白白光光是是多多种种
3、颜色色混混合合而而成成的的光光，如如二二波波长光光(蓝色色光光+黄黄色色光光)或或三波三波长光光(蓝色光色光+绿色光色光+红色光色光)白光白光LED开开发基基础在于在于蓝光技光技术白光白光LED概况概况芯片数芯片数 激发源激发源 发光材料发光材料 发光原理发光原理 1 1 蓝色蓝色 LED LED InGaN/YAG InGaN/YAG InGaNInGaN的蓝光与的蓝光与YAGYAG的黄光混合的黄光混合成白光成白光 蓝色蓝色 LED LED InGaN/InGaN/荧光粉荧光粉 InGaNInGaN的蓝光激发的红绿蓝三基的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光色荧光粉发白光 蓝色蓝色 LED L
4、ED ZnSe ZnSe 由薄膜层发出的蓝光和在基板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上激发出的黄光混色成白光 紫外紫外 LED LED InGaN/InGaN/荧光粉荧光粉 InGaNInGaN的紫外激发的红绿蓝三基的紫外激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光色荧光粉发白光 2 2 蓝色蓝色 LED LED InGaNInGaN、GaP GaP 将具有补色关系的两种芯片封将具有补色关系的两种芯片封装在一起，构成白色装在一起，构成白色LED LED 黄绿黄绿 LED LED 3 3 蓝色蓝色 LED LED InGaN InGaN AlInGaP AlInGaP 将发三原色的三种小片封
5、装在将发三原色的三种小片封装在一起，构成白色一起，构成白色LED LED 绿色绿色 LED LED 红色红色 LED LED 多个多个 多种光色的多种光色的 LED LED InGaNInGaN、GaP GaP 将遍布可见光区的多种光芯片将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色封装在一起，构成白色LED LED AlInGaP AlInGaP 白白光光LED的种的种类和原理和原理 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
6、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，图(a)所示所示发光均匀性不佳，所以改光均匀性不佳，所以改变方式如方式如图(b)所示，将所示，将荧光粉均匀地涂在光粉均匀地涂在LED表面上表面上色温：色温：correlated colour temperature。指当一指当一标准黑体被加准黑体被加热时，随着温度的升高，其，随着温度的升高，其颜色由深色由深红至浅至浅红至橙黄至至橙黄至白至白至蓝白至白至蓝色的色的变化，利用黑体的化，利用黑体的这一特征，当待一特征，当待测
7、光源与黑体在某一温度下的光源与黑体在某一温度下的光色相同光色相同时，该黑体的温度即黑体的温度即为待待测光源的色温。光源的色温。色温高光色偏冷，色温低光色偏暖。色温高光色偏冷，色温低光色偏暖。现在，在，对于于InGaN/YAG白色白色LED，通，通过改改变 YAG荧光粉的化学光粉的化学组成和成和调节荧光粉光粉层的厚度，可的厚度，可以以获得色温得色温3500-10000K 的各色白光。的各色白光。白白光光LED的的发光性能光性能 各种白色光源特性比各种白色光源特性比较全光束全光束（lm）发光效率发光效率（lm/W）显色性显色性（CRI）成本成本（元）寿命寿命（Hours）白炽灯泡白炽灯泡(100W
8、)1,750171002750荧光灯荧光灯(40W)3,20080731520,000节能灯节能灯(10 W)60060695010,000卤素灯泡卤素灯泡(100W)2,50023100802,000白光白光1,20080853010,000 100,000人眼最不能接受的是人眼最不能接受的是蓝光和光和UV光，光，蓝光光杀伤人眼人眼活性活性细胞的能力是胞的能力是绿光的光的10倍，而倍，而UV光光杀伤人眼活人眼活性性细胞的能力又是胞的能力又是蓝光的光的10倍，倍，长期接触大量低波期接触大量低波长的的蓝光能大量光能大量杀伤人眼人眼活性活性细胞。即使到胞。即使到时多吃多吃有利眼睛的食品也会无作有利
9、眼睛的食品也会无作用。用。白光白光LED光光谱对人眼的影响人眼的影响LED白光形成主要是靠白光形成主要是靠蓝光的光的450-455nm波波长激激发荧光粉，其中波光粉，其中波长越越小激小激发能能力越力越强。LED中中蓝光光产生的机制主要是生的机制主要是蓝光芯片光芯片发出主出主要集中在要集中在450-455nm的的蓝光，光，而而荧光灯的光灯的蓝光波光波长是很广的，从是很广的，从435-500nm；LED中采用黄色中采用黄色荧光粉（或光粉（或红色、色、绿色色荧光粉），在制造中可能出光粉），在制造中可能出现因因荧光粉衰减（或光粉衰减（或荧光粉量少，反射不光粉量少，反射不够）而使而使蓝光与初光与初始状始
10、状态不不一一样导致大致大量涌出，量涌出，对人眼人眼伤害大大增加害大大增加；LED的的蓝光部分是靠芯片保光部分是靠芯片保证的，而其它光色是靠的，而其它光色是靠荧光粉保光粉保证的，其中芯的，其中芯片的保片的保证能力能力强，而，而荧光粉的保光粉的保证能力弱，形成白光能力弱，形成白光LED点灯越久点灯越久蓝光的光的比例越来越高。比例越来越高。固体冷光源，效率高，固体冷光源，效率高，绿色色环保保寿命寿命长，可以达到，可以达到10万小万小时（连续10年）年）低低电压工作工作是照明是照明领域的又一次革命域的又一次革命白光白光LED的的应用用局部范局部范围低照度照明方面低照度照明方面LED有其不可取代的有其不可取代的优势，例如手，例如手电筒、筒、台灯照明，橱窗、小商品照明。台灯照明，橱窗、小商品照明。小尺寸液晶小尺寸液晶显示屏的示屏的LED背光源。背光源。室内照明如作室内照明如作为夜灯、床夜灯、床头灯、台灯或照度要求灯、台灯或照度要求较低的走廊灯等。低的走廊灯等。道路照明：道路照明：Thank You!
