LED燈簡介 一、 LED 的結構及發光原理
50 年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于 1960 年。 LED 是英文 light emitting diode （發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。 發光二極管的核心部分是由 p 型半導體和 n 型半導體組成的晶片，在 p 型半導體和 n 型半導體之間有一個過渡層，稱為 p-n 結。在某些半導體材料的 PN 結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。 PN 結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱 LED 。當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。 二、 LED 光源的特點  更安全的電源，特別適用于公共場所。 2. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80% 3. 適用性：很小，每個單元 LED 小片是 3-5mm 的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易 變的環境 4. 穩定性： 10 萬小時，光衰為初始的 50% 5. 響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級， LED 燈的響應時間為納秒級 6. 對環境污染：無有害金屬汞 7. 顏色：改變電流可以變色，發光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃 綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的 LED ，隨著電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最后為綠色 8. 價格： LED 的價格比較昂貴，較之 于白熾燈，幾只 LED 的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通 常每組信號燈需由上 300 ～ 500 只二極管構成。 三、單色光 LED 的種類及其發展歷史 最早應用半導體 P-N 結發光原理制成的 LED 光源問世于 20 世紀 60 年代初。當時所用的材料是 GaAsP ，發紅光（ λ p =650nm ），在驅動電流為 20 毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應的發光效率約 0.1 流明 / 瓦。70 年代中期，引入元素 In 和 N ，使 LED 產生綠光（ λ p =555nm ），黃光（ λ p =590nm ）和橙光（ λ p =610nm ），光效也提高到 1 流明 / 瓦。到了 80 年代初，出現了 GaAlAs 的 LED 光源，使得紅色 LED 的光效達到 10 流明 / 瓦。90 年代初，發紅光、黃光的 GaAlInP 和發綠、藍光的 GaInN 兩種新材料的開發成功，使 LED 的光效得到大幅度的提高。在 2000 年，前者做成的 LED 在紅、橙區（ λ p =615nm ）的光效達到 100 流明 / 瓦，而后者制成的 LED 在綠色區域（ λ p =530nm ）的光效可以達到 50 流明 / 瓦。 四、單色光 LED 的應用 最初 LED 用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的 LED 在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以 12 英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的 140 瓦白熾燈作為光源，它產生 2000 流明的白光。經紅色濾光片后，光損失 90% ，只剩下 200 流明的紅光。而在新設計的燈中， Lumileds 公司采用了 18 個紅色 LED 光源，包括電路損失在內，共耗電 14 瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是 LED 光源應用的重要領域。 1987 年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于 LED 響應速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發生。 另外， LED 燈在室外紅、綠、藍全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領域都得到了應用。 五、白光 LED 的開發 對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。 1998 年發白光的 LED 開發成功。這種 LED 是將 GaN 芯片和釔鋁石榴石（ YAG ）封裝在一起做成。 GaN 芯片發藍光（ λ p =465nm ， Wd=30nm ），高溫燒結制成的含 Ce3+ 的 YAG 熒光粉受此藍光激發后發出黃色光發射，峰值 550nm 。藍光 LED 基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有 YAG 的樹脂薄層，約 200-500nm 。 LED 基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對于 InGaN/YAG 白色 LED ，通過改變 YAG 熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫 3500-10000K 的各色白光 其實LED燈就是我們平常所說的節能燈。 不同功率的LED燈，價格是不一樣的。而且不同的工藝，不同的外表材質也會造成價格的差異 六、新霓虹燈與LED燈優缺點的比較和競爭 以下針對霓虹燈與LED燈相關比較，加入最新的LED技術進去比較，不是之前大家在網絡中見到的哪份資料。 1. LED光源有10000小時壽命嗎? 按光衰7%，實際只有約50000小時。按光衰3%，實際運用可以達到80000小時。 本公司大顆粒產品光衰3%/年，小顆粒產品光衰7%/年 2. LED不會發熱嗎? 會，需散熱。本公司采用被動散熱方式解決散熱問題。 3. LED可取代白熾燈嗎? 光通量，光效和顯色性可以，但目前太貴且近幾年不會有所下降。但可以通過提高產品的光通量從而降低替換白熾燈的成本。 4. LED可作普通光源簡單地使用嗎? 不行，要驅動電源，光學和熱傳導配合。 5. 二種光源性能和優點比較 霓虹燈的優勢已被LED覆蓋，但LED燈目前價太高。 6. 二種光源的電源比較 LED低壓好，但防水性差和載電流過大。大顆粒1瓦的LED單燈輸入電流在350mA。 7. 二種光源的控制技術比較 LED易實現，但霓虹燈成熟。 8. 二種光源的穩定性比較 LED不一致性大，霓虹燈相當穩定。少數產家可以做到相對穩定，比如用CREE 跟AOD芯片相結合，取各自芯片的優點。 9. 二種光源的價格比較 LED較貴，但黃色和紅色已相當，主要貴的是LED白光。 10. 二種光源戶外使用比較 LED防水性差是戶外使用的致命弱點。 11. 二種光源目前市場的比較 全球照明產品年產值420億美元(中國150億美元)LED光源現比例小于1％。 七、什么是led燈的封裝？ led燈封裝解釋：簡單來說led封裝就是把led封裝材料封裝成led燈的過程； led燈封裝流程：一般led封裝必須經過擴晶-固晶-焊線-灌膠-切腳-分光分色等流程； led燈封裝材料：led的主要封裝材料有：芯片、金線、支架、膠水等； led燈封裝設備：擴晶設備、固晶機、焊線機、點膠機、烘烤箱等，一般分為全自動封裝設備手工封裝設備兩種。 八、如何評判led燈封裝的好壞？ led燈的好壞指標：led燈的好壞的幾個指標是：角度、亮度、顏色（波長）一致性、抗靜電能力、抗衰減能力等； led燈的封裝材料：led封裝材料是led燈好壞的直接因素，也是最基本的因素，led燈是幾種主要材料的組合，一顆好的led燈必須是所有封裝材料與生產技術的組合； led燈的封裝技術：一般全自動設備封裝要比手工封裝的要好，封裝的技術水平也是led燈封裝的好壞的主要因素，同樣的材料不同的生產廠家生產出來的產品有很大的差別； 九、制作led顯示屏需要什么樣的led燈？？ led燈的外觀：制作戶外led電子屏主要使用直插式橢圓led燈，制作戶內led電子屏主要使用表貼式led燈。 led燈的參數：亮度根據使用環境等因素而不同，波長紅燈：620nm-625nm，綠燈波長：520nm-525nm，藍燈波長：465nm-470nm。 led-定義 LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。 50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。LED是英文light emitting diode（發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。 發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。 最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。 對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。 上個世紀６０年代，科技工作者利用半導體ＰＮ結發光的原理，研制成了ＬＥＤ發光二極管。當時研制的ＬＥＤ，所用的材料是ＧａＡＳＰ，其發光顏色為紅色。經過近３０年的發展，現在大家十分熟悉的ＬＥＤ，已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光ＬＥＤ僅在近年才發展起來，這里向讀者介紹有關照明用白光ＬＥＤ。 led-介紹 １． 可見光的光譜和ＬＥＤ白光的關系。 眾所周之，可見光光譜的波長范圍為３８０ｎｍ～７６０ｎｍ，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如ＬＥＤ發的紅光的峰值波長為５６５ｎｍ。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色黃、綠、藍合成。由此可見，要使ＬＥＤ發出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的ＬＥＤ，在目前的工藝條件下是不可能的。根據人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發光（藍色光＋黃色光）或三波長發光（藍色光＋綠色光＋紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為制造白光的關鍵技術，即當前各大ＬＥＤ制造公司追逐的“藍光技術”。目前國際上掌握“藍光技術”的廠商僅有少數幾家，所以白光ＬＥＤ的推廣應用，尤其是高亮度白光ＬＥＤ在我國的推廣還有一個過程。 ２． 白光ＬＥＤ的工藝結構和白色光源。 對于一般照明，在工藝結構上，白光ＬＥＤ通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍光技術”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產生白光器件。第一種方法產生白光的系統如圖１所示，圖中ＬＥＤ ＧａＭ芯片發藍光（λｐ＝４６５ｎｍ），它和ＹＡＧ（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當熒光粉受藍光激發后發出黃色光，結果，藍光和黃光混合形成白光（構成ＬＥＤ的結構如圖２所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產生白光。 ３．白光ＬＥＤ照明新光源的應用前景。 為了說明白光ＬＥＤ的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為１２～２４流明／瓦；熒光燈和ＨＩＤ燈的光效為５０～１２０流明／瓦。對白光ＬＥＤ：在１９９８年，白光ＬＥＤ的光效只有５流明／瓦，到了１９９９年已達到１５流明／瓦，這一指標與一般家用白熾燈相近，而在２０００年時，白光ＬＥＤ的光效已達２５流明／瓦，這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測，到２００５年，ＬＥＤ的光效可達５０流明／瓦，到２０１５年時，ＬＥＤ的光效可望達到１５０～２００流明／瓦。那時的白光ＬＥＤ的工作電流便可達安培級。由此可見開發白光ＬＥＤ作家用照明光源，將成可能的現實。 普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光ＬＥＤ作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續工作時間１００００小時以上），幾乎無需維護。目前，德國Ｈｅｌｌａ公司利用白光ＬＥＤ開發了飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光ＬＥＤ作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光ＬＥＤ取代早期的交通秩序指示燈。可以預見不久的將來，白光ＬＥＤ定會進入家庭取代現有的照明燈。 LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無污染、多色發光等的優點，雖然價格較現有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地現有照明器件。 led-特點 LED特點和優點 LED的內在特征決定了它是最理想的光源去代替傳統的光源，它有著廣泛的用途。 體積小 LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。 耗電量低 LED耗電非常低，一般來說LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電不超過0.1W。 使用壽命長 在恰當的電流和電壓下，LED的使用壽命可達10萬小時 高亮度、低熱量 環保 LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。 堅固耐用 LED是被完全的封裝在環氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內也沒有松動的部分，這些特點使得LED可以說是不易損壞的。 |
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