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1、发光二极管（发光二极管（LED） 发光二极管LED课件主要内容v发光二极管的背景介绍v发光二极管的原理和特性参数v发光二极管应用发光二极管LED课件简介 发光二极管（发光二极管（ Light Emitting Diode，LED ）也叫做注入型）也叫做注入型电致发光器件。它是一种能把电能直接转化为光能的特殊半电致发光器件。它是一种能把电能直接转化为光能的特殊半导体器件。它除了具有普通二极管的正向特性外，还具有普导体器件。它除了具有普通二极管的正向特性外，还具有普通二极管没有的发光能力。通二极管没有的发光能力。发光二极管LED课件组成材料及分类组成材料及分类发光二极管主要是由发光二极管主要是由-
2、族化合物，如族化合物，如GaAs（砷化镓）、（砷化镓）、GaP（磷化镓）、（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，能造出红橙黄（磷砷化镓）等半导体制成的，能造出红橙黄蓝等多种颜色，峰值波长范围蓝等多种颜色，峰值波长范围2551670nm，其核心是，其核心是PN结。结。铝砷化镓铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线红色及红外线铝磷化镓铝磷化镓(AlGaP)-绿色绿色磷化铝铟镓磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色高亮度的橘红色，橙色磷砷化镓磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色红色，橘红色，黄色磷化镓磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色红色，黄色，绿色氮化镓氮化镓(GaN
3、)-绿色，翠绿色，蓝色绿色，翠绿色，蓝色铟氮化镓铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色近紫外线，蓝绿色，蓝色碳化硅碳化硅(SiC)(用作衬底用作衬底)-蓝色蓝色硅硅(Si)(用作衬底用作衬底)-蓝色蓝色(开发中开发中)蓝宝石蓝宝石(Al2O3)(用作衬底用作衬底)-蓝色蓝色钻石钻石(C)-紫外线紫外线LED辐射光的波长跟其辐射光的波长跟其制作材料的禁带宽度制作材料的禁带宽度Eg有关，即有关，即Eg=E2 - E1 = hv1.24/Eg（um）发光二极管LED课件v普通单色发光二极管普通单色发光二极管v高亮度发光二极管（高亮度发光二极管（GaAlAsGaAlAs）等材料）等材料 ) )
4、v超高亮度发光二极管超高亮度发光二极管( (发光强度发光强度100Mcd )100Mcd )v变色发光二极管变色发光二极管( (能变换发光颜色能变换发光颜色 ) )v闪烁发光二极管（由闪烁发光二极管（由CMOSCMOS和和LEDLED组成的特殊器件组成的特殊器件 ）v电压控制型发光二极管（可以工作在电压控制型发光二极管（可以工作在3 3伏伏1010伏伏 ）v红外发光二极管（电能直接转换成红外光红外发光二极管（电能直接转换成红外光 ）发光二极管LED课件LED优缺点寿命长（寿命长（100100，000Hrs000Hrs）驱动电压低（驱动电压低（1.81.84.5V4.5V）响应速度快（时间常数为
5、响应速度快（时间常数为10-710-710-9S 10-9S ）尺寸小尺寸小多种色彩多种色彩耐震性特佳（全固体封装，不易破损）耐震性特佳（全固体封装，不易破损）LEDLED的辉度高的辉度高绿色无污染绿色无污染缺点：成本贵，需要恒流驱动缺点：成本贵，需要恒流驱动, ,散热不好容易光衰散热不好容易光衰, , 发光角度有限制，受环境温度影响发光角度有限制，受环境温度影响发光二极管LED课件工作原理工作原理 发光二极管是利用正向偏置发光二极管是利用正向偏置PNPN结中电子与空穴的辐射复合发光的，结中电子与空穴的辐射复合发光的，是自发辐射发光，不需要光学谐振腔，发射的是非相干光是自发辐射发光，不需要光学
6、谐振腔，发射的是非相干光。当给发光二极管加上正向偏压后，能量较大的电子或空穴分当给发光二极管加上正向偏压后，能量较大的电子或空穴分别注入到别注入到P P区或区或N N区，在区，在PNPN结附近数微米内分别与结附近数微米内分别与N N区的电子和区的电子和P P区的空穴复合，同时以光的形式辐射多余的能量而发光，产区的空穴复合，同时以光的形式辐射多余的能量而发光，产生自发辐射的荧光。生自发辐射的荧光。 发光二极管LED课件原理：原理：PNPN结施加正结施加正向偏压时，能量较向偏压时，能量较大的电子或空穴越大的电子或空穴越过势垒分别流入到过势垒分别流入到P P区或区或N N区，然后同区，然后同P P区
7、的空穴或区的空穴或N N区的区的电子复合电子复合如图所示，在电动势的作用如图所示，在电动势的作用下，电子对从能量高的能级下，电子对从能量高的能级跳跃到能量低的空穴，根据跳跃到能量低的空穴，根据能量守恒，多余的能量以光能量守恒，多余的能量以光和热的形式释放出。和热的形式释放出。发光二极管LED课件1、发光二极管的伏安特性曲线 表示发光二极管性能的参数有电学表示发光二极管性能的参数有电学方面的，也有光学方面的，最基本的方面的，也有光学方面的，最基本的是发光二极管的电流是发光二极管的电流- -电压特性。曲线电压特性。曲线形状和普通半导体二极管差不多，电形状和普通半导体二极管差不多，电压值很低时，几乎
8、没有电流；在正向压值很低时，几乎没有电流；在正向特性一边，电压超过特性一边，电压超过1V1V或或1.5V1.5V左右时，左右时，电流迅速上升，显示出欧姆导通特性，电流迅速上升，显示出欧姆导通特性，这个电压值称为开启点。开启点电压这个电压值称为开启点。开启点电压的大小决定于半导体材料。对于的大小决定于半导体材料。对于GaAsGaAs是是1.0V1.0V；GaAs1-xPxGaAs1-xPx、Ga1-xAlxAsGa1-xAlxAs大致大致是是1.5V1.5V；发红光的；发红光的GPGP是是1.8V1.8V，发绿光，发绿光的的GaPGaP是是2.0V2.0V。反向击穿电压一般在。反向击穿电压一般在
9、- -5V5V以上以上发光二极管LED课件2、LED发光光谱LEDLED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及PNPN结结构（外延层厚度、结结构（外延层厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。发光二极管LED课件3、发光效率发光效率发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率代发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率代表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。一个重要指标。发光二极管LED课件4、发光强度（角度）、发光强度（
10、角度） LED LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LEDLED在不同在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LEDLED的光强分布特的光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到性。这个参数实际意义很大，直接影响到LEDLED显示装置的最小观察显示装置的最小观察角度。角度。发光二极管LED课件5、温度特性、温度特性v波长与温度关系式波长与温度关系式p=p=0 0（T T0 0）+Tg0.1nm/+Tg0.1nm/v每当结温升高每当结温升高1010，则波长向长波漂移，则波长向长波漂移1
11、nm1nm，且发光的均匀，且发光的均匀性、一致性变差。温度上升，亮度下降，当性、一致性变差。温度上升，亮度下降，当LEDLED消耗功率大，消耗功率大，则结温上升，输出亮度下降，所以减小功耗，改良散热条件则结温上升，输出亮度下降，所以减小功耗，改良散热条件很重要。很重要。发光二极管LED课件6、LED的驱动它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流 ,IF为LED的一般工作电流 .发光二极管LED课件LED的应用的应用指示灯指示灯LED显示屏显示屏发光二极管LED课件数码管照明照明发光二极管LED课件LEDLED照明前景展望照明前景展望 LED是一种很有前途的照明光源，虽然目前受到技术水平和价格的限制，尚无法在照明领域中与传统的光源抗衡，但是其发展的潜力十分巨大。随着技术的进步，LED必将在照明领域中充分发挥其节能高效的特点，从而获得越来越广泛的 应用。发光二极管LED课件
