LED基础知识.ppt

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1、LED基础彭银松LED的基础常识制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga),其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷(P)化镓(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一

2、般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有GaAs0.6P0.4的红光LED，GaAs0.35P0.65的橙光LED，GaAs0.14P0.86的黃光LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光LED、GaP的绿光LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca)、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。LED是取自LightEmittin

3、gDiode三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。除此之外还有在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED。可见光LED的发展史自1970年左右开始红光LED的光功率不断上升，但是蓝光LED的特性到1992年后才突飞猛进。发光原理LED属于半导体组件，控制不纯物可以形成P型与N型半导体，P型与N型半导体两者组合就可构成二极管(Diode)，二极管通电时会发

4、光。动作上它是施加电流使电子与电洞(Hole)再结合，接着利用半导体的BandGap能量(亦即能隙)获得一定波长的发光。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数µm以内产生。发光原理发光材料与波长BandGap随着半导体

5、材料不同，也就是说半导体材料的选择可以改变发光色。下表是半导体材料与发光波长、发光色的关系，以InGaAlP为例，构成元素(In,Ga,Al,P)之中，改变主要元素Al的混晶比率，就可以获得红~绿色的发光。「色的3原色」与「光的3原色」不同，「色的3原色」为红、蓝、黄；「光的3原色」则为红、蓝、绿。混合「色的3原色」时变成黑色；混合「光的3原色」则变成白色。以LED形成白光的方式可以分成2种，分别是:a.组合红、蓝、绿LED变成白光。b.蓝光或是紫外线发光LED，搭配荧光体变成白光。组合红、蓝、绿LED形成白光方式，一般称为RGB发

6、光，上述组合光的3原色形成白光的方式，主要特征为高色再现性。蓝光搭配荧光体形成白光是目前主流，它是利用黄色荧光体的吸收、激发特性，使部份蓝色发光转换成黄色光线，蓝色光线再与黄色光线形成白光。※IF:顺向电流(ForwardCurrent)，表示施加于顺方向的电流。※VF:顺向电压(ForwardVoltage)，表示施加于顺方向的电压。※IR:逆向电流(ReverseCurrent)，表示施加于逆方向的电流。※VR:逆向电压(ReverseVoltage)，表示施加于逆方向的电压。※F:光束(LuminousFlux)，它是亮度的用

7、语，表示光线全光量的亮度。※IV:光度(LuminousIntensity)，它也是亮度的用语，表示某个方向单位立体角范围内的光线亮度。※λp:峰值波长(PeakWave)，表示最大发光强度时的波长。※λd:Dominant波长(DominantWave)，表示人眼感受的单波长。※Cx:色度坐标(Chromaticityx,y)，它利用x,y坐标表示颜色。※2θ1/2:指向角，光线的发光强度变成1/2时，表示光线的扩散角度。LED特性参数（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发

8、热、损坏。（2）最大正向直流电流Ifm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。（3）最大反向电压Vrm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境温度:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低