关於发光二极体和半导体照明探讨

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1、-n關於發光二極體和半導體照明的探討n高亮度LED的結構特點和應用nLED顯示幕用戶選擇指南n高亮度LED之“封裝光通”原理技術探析nLED模組化設計新概念n大功率LED燈驅動電源的技術方案和功能模組nLED全彩顯示幕配光解決方案n關於提高LED功率的若干問題的討論nLED大屏亮度控制方法n如何經由LED封裝設計改善流明衰減nLED顯示器件發展簡史和應用趨勢概述http://cn.fpdisplay.com/technology/tech.asp?type_id=22006/08/24關於發光二極體和半導體照明的探討2006-6-19---------------------

2、-----------------------------------------------------------摘要：針對近年來國內外非常重視照明用發光二極體(LED)的研製與開發，簡要介紹了發光二極體的發展現狀及其特點，並討論了研發照明用LED所需要解決的一些技術關鍵問題，指出這類照明系統將獲得廣泛應用。發光二極體發展現狀發光二極體通常也叫光發射二極體(LightEmittingDiode，簡寫為LED)是一種可將電能轉變為光能的半導體發光器件，屬於固態光源。LED在20世紀60年代初期問世，當時的LED以紅色為主，發光效率很低，光通量很小，只能作指示燈和儀錶顯示器使

3、用。隨著管芯材料、結構和封裝技術的不斷進步，LED顏色品種增多，光效大幅度提高，目前的紅色LED光效已可以到100lm/W，綠色LED也可達到50lm/W，單個LED的光通量可達到幾十流明。尤其是近年來高光效、高亮度的白光LED的開發成功，使得LED在照明領域的應用成為可能。自愛迪生發明白熾燈以來的100多年中，電光源照明經歷了三個重要發展階段，這三個階段中的代表性光源分別為白熾燈、螢光燈和高強度氣體放電燈。現在人們普遍認為LED將可望發展成第四代光源，即半導體照明。1半導體發光二極體的特點LED是半導體器件通過PN結實現電光轉換。其特點為：1.1節能、不引起環境污染LED的

4、能耗較小，隨著技術的進步，將成為一種新型的節能照明光源。目前白光LED的光效已經達到25lm/W，超過了普通白熾燈的水平，且有人按現在LED的技術發展速度預測，到2005年，白光LED的光效可以達到50lm/W，而到2010—2015年，白光LED的光效有可能達到150～200lm/W，遠遠超過了現在所有照明光源的光效。此外，現在廣泛使用的螢光燈、汞燈等光源中含有危害人體健康的汞，這些光源的生產過程和廢棄的燈管都會造成對環境的污染。LED則沒有這些問題，是一種“清潔”的光源。1.2壽命長一般來講，普通白熾燈的壽命約為1000h，螢光燈、金屬鹵化物燈的壽命也不超過1萬h，而LE

5、D的使用壽命可長達數萬h。.---1.3結構牢固LED是用環氧樹脂封裝的固態光源，其結構中沒有玻璃泡、燈絲等易損壞的部件，是一種全固體結構，因此能夠經受得住震動、衝擊而不致引起損壞。除此之外，LED作為照明用光源還有一些難能可貴的優點，例如：發光體接近點光源，便於燈具設計；發光回應時間短；易於做成薄型燈具，節省安裝空間等等。綜上所述，LED是一種符合綠色照明要求的光源。所謂“綠色照明”的概念就是指通過科學的照明設計，採用效率高、壽命長、安全和性能穩定的照明電器產品(電光源、燈用電器附件、燈具、配線材料，以及調光控制設備和控光器件)，改善提高人們工作、學習、生活的條件和質量，從

6、而創造一個高效、舒適、安全、經濟、有益的環境並充分體現現代文明的照明。2研發照明用LED的技術關鍵LED照明目前還只能用於一些特殊場合。廣泛使用的照明光源應該是白光LED，而目前國內外已研製成的白光LED光效還不夠高，功率也不夠大，價格較貴。如果要求全面取代目前普遍使用的白熾燈或螢光燈，尚有一些技術上的難題需研究解決。(1)首先是發光效率問題。提高LED的發光效率最主要的方法是改進半導體發光材料與LED晶片的結構和製造工藝。由於這部分工作需要扎實的理論研究基礎和先進的半導體工藝設備，開展這方面研究工作不太容易。(2)高功率問題。作為照明，單個LED輸出的光通量必須足夠大，欲加

7、大LED的光通量，首先必須注入足夠的電功率。但LED晶片的溫升不能過高，否則各項性能特別是使用壽命會受到很大的影響。顯然，設計較大輸入功率的LED器件和燈具，除需用面積較大的晶片外，還必須有良好的散熱結構。現在國外一些著名公司已設計研製了一些特殊的LED器件結構，並已獲得了較好的效果。(3)由於通常的LED發出的光相對集中於一個較小的立體角範圍內，一般燈具中的反射器就不再是必要的光學元件，而往往用透鏡作為准直光學元件。例如，用凸透鏡或菲涅耳透鏡產生平行光束。然後，用枕形透鏡、楔形棱鏡等使光束重新擴散、偏