led显示技术及其应用

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1、摘要本文首先描述了发光二极管的物理基础，以帮助大家了解发光二极管的内部结构，接着描述了其优缺点及分类，从各个角度来加深对发光二极管的理解，最后阐述了发光二极管的广泛应用及其远大的发展前景。关键字LED电子空穴显示目录引言11发光二极管的基本知识11.1半导体光源的物理基础[2]12LED的特点及其分类12.1LED的优点22.2LED的缺点22.3LED的分类33LED的应用33.1视觉讯息显示33.1.1各种产品、设备的状态指示灯33.1.2交通、道路等的指示灯43.1.3公共场所的平板显示器43.1.4LCD显示器背光光源43.1.5发光二极管显示器43.

2、2发光二极管照明43.3设备测量、运作时不涉及视觉所需的光源53.3.1光通讯53.3.2感知与测量53.4窄波段光学传感器54发展前景6参考文献7英文摘要8引言随着经济的快速发展，生活水平的逐步提高，信息技术也逐渐成为了我们生活中很重要的一部分。大量微电子技术、自动化技术、计算机技术的迅速发展，半导体制作工艺日趋成熟，导致LED显示屏中点尺寸越来越小，解析度越来越高。而可将显示光的三基色(红、绿、蓝)集成化一体，达到全彩色效果，使得发光二极管作为LED显示屏器件的应用范围日益扩大。LED显示技术广泛应用于电力、医疗卫生、民政、工商税务、政法系统等国民经济、社

3、会生活领域中，并起着重要作用，它已经成为现代人类社会生活的一项不可或缺的技术。[1]1发光二极管的基本知识1.1半导体光源的物理基础[2]发光二极管(英文为LightEmittingDiode,简称LED)是一种固态的半导体器件，也是一种特殊的二极管，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。

4、与其它二极管一样，LED中电流可以轻易地从P极(阳极)流向N极(负极)，而相反方向则不能，这种现象就叫作正向偏置。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，电子会跌落到较低的能阶，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。这种电能直接转换为光能的发光现象也称为电致发光效应。而光线的波长也就是光的颜色，跟其所采用的半导体物料、种类及故意渗入的元素杂质有关。晶片是LED的主要组成物料，是发光的半导体，其所发出的光的波长(决定颜色)是由组成P、N架构的半导体物料的禁带能量决定。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，因

5、此能量会以光子形式释放，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。较常采用磷化镓(GaP)、镓铝砷(GaAlAs)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等材料组成，其内部结构具有单向导电性。2LED的特点及其分类[3]82.1LED的优点(1)在低光度下能量转换效率高(电能转换成光能的效率)-也即较省电，非常适合在低光度(如手提电话的背光、夜灯)需求中使用。但当提高光度至如台头灯般或更高时，LED的效率比钨丝灯泡高，但比荧光灯差。(2)反应时间短-可以达到很高的闪烁频率，甚至让“可见光网络”成为可能。(3)稳定性好，使用寿命长-在适当的散热和

6、环境下可达35,000~50,000小时(荧光灯为10,000~15,000小时，白炽灯为1,000~2,000小时)。(4)耐震荡等机械冲击-由于LED是一种PN结二极管，属于固态元件，没有灯丝、玻璃罩等，因此机械强度大，耐振动和耐冲击能力强。(5)体积小，重量轻，适用性强-其本身体积可以造得非常细小(小于2mm)，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。(6)便于聚焦-因发光体积细小，而易于以透镜等方式达致所需集散程度，藉改变其封装外形，其发光角度由大角度散射至细角度聚焦都可以达成。(7)单色性强-由于是单一能级光出的光子，波长比较单一(相对大

7、部份人工光源而言)，能在不加滤光器下提供多种单纯的颜色。(8)色域略为广阔-部份白色LED覆盖色域较其他白色光源广。(9)绿色环保-LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。2.2LED的缺点(1)高光度下效率较低，在一般照明用途上仍比荧光灯耗电，有些LED灯甚至比省电灯泡耗电。有些设计使用多枚LED，在保持整体光度下让每枚LED可以工作在较低光度，从而增加效率，但使成本大为提高，售价难以降低。(2)效率受高温影响而急剧下降，浪费电力之余也产生更多热，令温度进一步上升，形成恶性循环。除浪费电力也缩短寿命，因此需要良好散热

8、。(3)LED光度并非与电流成线性关系