LED发光二极管
LED发光二极管
光学性能测试
利用积分球、光谱仪等设备对LED进 行光通量、色温、显色指数等光学性 能测试。
可靠性测试
对LED进行高温、低温、湿热等环境 适应性测试，以及开关寿命、抗静电 能力等可靠性测试。
筛选与分档
根据测试结果对LED进行筛选，将性 能相近的LED分在同一档次，以便后 续应用。
04
LED发光二极管应用电路 设计
基本原理
LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN 结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来 ，从而把电能直接转换为光能。
发展历程及现状
发展历程
自20世纪60年代初期诞生以来，LED经历了从指示灯、数码 管到显示屏、照明等应用领域的发展过程。随着技术的不断 进步，LED的性能不断提高，应用领域也不断拓宽。
04
推动智能化发展，实现 LED照明系统的远程控 制和智能化管理。
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市场前景
随着全球能源短缺和环保意识的提高，LED作为一种节能环保的照明产品，其市场前景非常广阔。未 来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，LED的市场份额将继续扩大，同时LED也将向着更高亮 度、更低能耗、更长寿命的方向发展。
02
LED发光二极管结构与特 性
基本结构组成
01
02
芯片
LED发光的核心部分，由半导 体材料制成。
LED发光二极管
目录
• LED发光二极管概述 • LED发光二极管结构与特性 • LED发光二极管制造技术 • LED发光二极管应用电路设计 • LED发光二极管性能评价与选型指南 • LED发光二极管市场前景与行业趋势分析
发光二极管的作用及分类详细资料
发光二极管的作用及分类详细资料发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种能够将电能转化为可见光的固态电子器件。
与传统光源相比，LED具有体积小、寿命长、功耗低、反应速度快等优势，因此被广泛应用于显示器、照明、信号指示等领域。
下面将详细介绍发光二极管的作用和分类。
一、发光二极管的作用：1.显示器：LED可用于制作各种类型的显示器，如数字显示器、阵列显示器、七段显示器等。
其较高的亮度和鲜艳的颜色使其成为替代传统显示器的理想选择。
2.照明：由于LED具有节能、长寿命和环保等特点，因此被广泛应用于室内照明、户外照明和汽车照明等领域。
相比传统白炽灯和荧光灯，LED照明具有更高的亮度、更低的功耗和更长的使用寿命。
3.信号指示：LED的明亮与可靠的发光特性使其成为信号指示器的理想选择。
LED指示灯的颜色可以根据需要选择，例如红色表示停止，绿色表示开始，黄色表示警告等。
4.交通信号：LED也广泛应用于交通信号灯中。
其亮度高、反应速度快，可以在阳光强烈的情况下清晰可见，有助于提高交通安全性。
5.文化娱乐：在演唱会、舞台表演和夜总会等场所，LED灯光效果华丽夺目，可以实现各种颜色和动态效果的变化，为观众带来沉浸式的视觉享受。
二、发光二极管的分类：根据材料的不同，发光二极管可以分为有机发光二极管（OLED）和无机发光二极管。
1.有机发光二极管（OLED）：有机发光二极管是采用有机材料制成的发光二极管。
根据发光层的结构，OLED又可分为分子有机发光二极管（MOLED）和聚合物有机发光二极管（POLED）。
OLED具有发光薄、发光效率高、颜色纯净、反应速度快等特点。
它广泛应用于电视显示屏、手机屏幕和手表等领域。
2.无机发光二极管：无机发光二极管是采用无机材料制成的发光二极管。
根据不同材料的发光原理，无机发光二极管可分为以下几种类型。
（1）GaN基蓝光LED：基于氮化镓（GaN）材料的蓝色LED，可以通过改变荧光材料的配方产生白色光。
发光二极管技术介绍
LED在医疗领域也有广泛应用， 如LED手术灯、LED治疗仪等。
02 发光二极管的种类
可见光发光二极管
总结词
可见光发光二极管是应用最广泛的发光二极管，能够发出人类肉眼可见的光线。
详细描述
可见光发光二极管通常由镓、砷、磷等元素组成的化合物，通过电子与空穴的 结合产生光子，发出不同颜色的光线。常见的颜色有红、绿、蓝、黄等。
在需要快速变化的光源或显示器中，LED的高响应速度可以带来更好的视觉效果来自和动态性能。耐冲击和震动
LED具有较强的耐冲击和震动能力， 能够在恶劣的环境条件下稳定工作。
这使得LED在需要承受振动或冲击的 场合，如车辆、船舶、飞机等，成为 理想的光源选择。
低电压工作
LED可以在低电压下工作，通常只需要几伏特的直流电压即可点亮。
LED由半导体材料制成，其核心 是PN结，当正向电流通过时，电 子与空穴结合，释放出能量，并 以光子的形式发出可见光。
发光二极管工作原理
LED的工作原理基于PN结的载流子复合效应。当正向偏置电 压加在LED上时，电流从阳极流向阴极，电子与空穴在PN结 附近相遇并复合，释放出能量，以光子的形式发出可见光。
LED的发光效率随着技术的不断进步 而提高，目前已经广泛应用于各种照 明和显示领域。
长寿命
LED具有较长的使用寿命，通常可达数万小时，大大超过 了传统光源的寿命。
由于LED的寿命长，可以减少更换灯泡和维护的成本，同 时也降低了对环境的影响。
快速响应速度
LED的响应速度非常快，可以在微秒级别内达到最大亮度，使得LED成为高速或 瞬态变化的理想选择。
LED的光输出量与电流成正比，通过调节电流可以控制LED的 光输出。
发光二极管的应用领域
发光二极管---讲解资料
2.二极管的分类
发光二极管分类
激光二极管具有高速切换、小发热量和易于驱动控制等优点，因此在激光雷达、光纤通信和医疗设备等领域得到了广泛应用。激光二极管利用P-N结进行双向多层能带的结构设计，可以被用来发射强光。
蓝光发光二极管属于半导体光源，是制备白光LED，应用于照明和背光显示的关键技术之一。同时，它也是高清流媒体、3D显示等领域的基础设施。
日光灯管
白炽灯
LED灯
列举：
4.市场的发展前景
01
02
03
量子点材料特性量子点具有独特的尺寸效应和量子限域效应，可调控发光波长，提高发光效率。
量子点LED优势与传统LED相比，量子点LED:具有更高的色纯度更广的色域覆盖率更低的制造成本。
应用领域展望量子点LED在显示、照明、生物成像等领域具有广阔的应用前景，如超高清显示、智能照明、荧光探针等。
市场分析
发光二极管的应用场景
LED显示屏是发光二极管的重要应用领域之一，广泛应用于室内外广告、体育场馆、演艺舞台等场所。LED显示屏具有高亮度、高对比度、色彩鲜艳等特点。
显示屏
LED可用作液晶显示（LCD）的背光源，提高显示效果和节能性能。随着LCD市场的不断扩大，LED背光源需求也相应增长。
背光源
发 光 二 极 管
目录
CONTENTS
什么是发光二极管
01
二极管的分类
02
二极管的应用场景
03
市光二极管
发展历程：这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等; 随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛地应用于显示器和照明。
《LED发光二极管》课件
LED照明产品具有高效、节能、 环保、寿命长等优点，广泛 应用于室内、室外照明。
LED显示屏具有高亮度、高对 比度、色彩鲜艳等特点，适 用于室内外各种显示场合。
LED背光技术为液晶显示提供 了均匀、高亮度的光源，广 泛应用于电视、电脑显示器 等领域。
随着技术的不断进步和应用 领域的不断拓展，LED发光二 极管的前景非常广阔。未来， LED将在智能照明、可穿戴设 备、生物医学等领域发挥更 大的作用。同时，随着环保 意识的提高和能源紧缺的压 力，高效、节能的LED产品将 更加受到市场的青睐。
《LED发光二极管》课 件
目录
• LED发光二极管概述 • LED发光二极管结构与特性 • LED发光二极管制造技术 • LED发光二极管驱动电路设计 • LED发光二极管应用领域探讨 • LED发光二极管产业发展现状与趋势分析
01
LED发光二极管概述
定义与基本原理
定义
LED（Light Emitting Diode）发光二极管是一种半导体器件，具有将电能直接转换为光能的特性。
过压保护、热关断等。
05
LED发光二极管应用领域探讨
照明领域应用现状及趋势
通用照明
LED灯已广泛应用于家庭、办公 室、商场等场所，其高效、节能、
长寿命的特点深受用户喜爱。
景观照明
LED灯具有丰富的色彩和可控性， 被广泛应用于城市景观、建筑立
面、桥梁等场所的装饰照明。
道路照明
LED路灯具有高亮度、高效率、 长寿命等特点，逐渐成为城市道
路照明的首选。
显示领域应用现状及趋势
显示屏
LED显示屏具有高亮度、高对比度、 色彩鲜艳等特点，被广泛应用于室内 外广告、体育场馆、演艺舞台等场所。
LED发光二极管(深入版)
发光二极管LED一、LED的结构及发光原理50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管是一种将电流顺向通到半导体p-n结处而发光的器件，通常采用双异质结和量子阱结构。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。
1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。
并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。
从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。
二、LED光源的特点1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级6. 对环境污染：无有害金属汞7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。
发光二极管基本结构
发光二极管基本结构
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种半导体器件，具有电流通过时能够发出可见光的特性。
它是一种固态光源，与传统的白炽灯和荧光灯相比，具有更高的能效、更长的寿命和更小的体积。
发光二极管的基本结构是由两种半导体材料构成的pn 结。
当正向电流通过时，电子从N 型半导体区域跨越pn 结流向P 型半导体区域，同时空穴也从P 型半导体区域跨越pn 结流向N 型半导体区域。
在这个过程中，电子与空穴发生复合，释放出能量，这些能量以光的形式辐射出来。
发光二极管的发光颜色与使用的半导体材料和掺杂元素有关。
发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。
当在发光二极管PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光。
发光二极管在制作时，使用的材料有所不同，那么就可以发出不同颜色的光。
发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。
发光二极管的外形有：圆形、长方形、三角形、正方形、组合形、特殊形等。
常用的发光二极管应用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。
使用LED作指示电路时，应该串接限流电阻，该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和LED所需工
作电流来选择。
发光二极管的压降一般为1.5~2.0 V，其工作电流一般取10~20 mA为宜。
发光二极管的国家标准
发光二极管的国家标准发光二极管（Light Emitting Diode，LED）作为一种新型的照明光源，具有高效、节能、环保等诸多优点，被广泛应用于室内外照明、显示屏、汽车照明等领域。
为了规范LED产品的生产和质量，我国制定了一系列的国家标准，以确保LED产品的安全性、可靠性和性能稳定性。
本文将对发光二极管的国家标准进行介绍和解读，以便相关生产企业和消费者更好地了解和遵守这些标准。
首先，发光二极管的国家标准主要包括LED产品的分类、技术要求、测试方法、标识和包装等内容。
其中，技术要求是国家标准中的核心部分，它包括LED产品的光电性能、电气性能、环境适应性能等方面的要求。
比如，对于LED产品的光通量、色温、色均匀性、光束角等光电性能指标，国家标准都做出了明确的规定，以确保LED产品在使用过程中能够满足用户的需求。
而在电气性能和环境适应性能方面，国家标准也规定了LED产品的额定电压、额定电流、抗静电能力、耐湿热性能等指标，以确保LED产品在各种工作环境下都能够正常工作。
其次，发光二极管的国家标准还规定了LED产品的测试方法，包括光通量的测量、色温的测量、色均匀性的测量、光束角的测量等。
这些测试方法是保证LED产品质量的重要手段，只有通过严格的测试，才能够确保LED产品的性能符合国家标准的要求。
因此，生产企业在生产过程中必须严格按照这些测试方法进行检测，确保产品的质量稳定和可靠。
此外，国家标准还对LED产品的标识和包装做出了规定。
LED产品的标识应当包括产品型号、额定电压、额定电流、光通量、色温等信息，以便用户在购买和使用时能够清楚地了解产品的性能参数。
而LED产品的包装也应当符合国家标准的要求，包括包装箱的标识、防潮防震措施等，以确保产品在运输和储存过程中不受损坏。
总的来说，发光二极管的国家标准是保证LED产品质量和安全的重要依据，生产企业和消费者都应当充分了解和遵守这些标准。
只有通过严格遵守国家标准，才能够确保LED产品的质量稳定、性能可靠，为用户提供优质的照明和显示体验。
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姓名：刘玉东学号：2111403132 电子与通信工程2班
LED(发光二极管)
摘要
发光二极管LED是一种能发光的半导体电子元件。
是一种透过三价与五价元素所组成的复合光源这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，被hp买价专利后当作指示灯利用。
之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。
而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现，近年续渐发展至被用作照明。
1.LED图片
2.LED的发展史
20世纪50年代，英国科学家发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世，但此时的LED只能发出不可见的红外光。
在60年代末，发明了第一个可以发出可见的红光的LED。
到了七八十年代，又发明出了可以发出橙光、绿光、黄光的LED。
90年代由日亚化学公司研制出了超高亮度的蓝色LED，并产生了通过用蓝色管芯和加光荧光粉可以发出任何可见颜色的光的技术。
在1998年，发白光的LED 开发成功。
3.LED的分类
（1）普通单色发光二极管
（2）高亮度发光二极管
（3）超高亮度发光二极管
（4）变色发光二极管
（5）闪烁发光二极管
（6）电压控制型发光二极管
（7）红外发光二极管
（8）负阻发光二极
4.LED的结构及发光原理
LED结构图如图1所示发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结（如图2所示）。
当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到P区的电子在p-n结处复合，产生自发辐射，同时以光子的方式释放出能量，从而把电能转换为光能。
当LED处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半
导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
它所发出的光的波长，及其颜色，是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。
图1 LED的结构图图2 p-n结
5.LED发光颜色与材料的关系
以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色
铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线
铝磷化镓(AlGaP)-绿色
磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色
磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色
磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色
氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色
铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色
碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色
硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)
蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色
zincselenide(ZnSe)-蓝色
钻石(C)-紫外线
氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线
6.LED的工作条件
（1）输入直流电压必须不低于LED的正向电压降，否则，LED不会导通而发光。
（2）采用直流电流或单向脉冲电流驱动，当驱动并联的LED或LED串时，要求恒流而不是恒压供电。
（3）为防止LED损坏，应对流过LED 的电流加以限制，需要串联阻值合适的电阻。
（4）由于LED电流与其光能量之间的非线性关系，LED应在光效比较高的电流值下工作。
（5）大功率LED最好加设散热器，以防止器件过热而损坏。
7.LED的工作特性
（1）LED像普通二极管一样，是一个含有PN结的半导体器件，具有单向导电性。
（2）LED有一个门限电压，只有加在LED两端的电压高于这个门限电压时，LED才会导通。
普通硅二极管的导通门限为0.5～0.7V，而LED的门限电压通常为1.5～3.5V。
LED的门限电压和正常工作时的正向电压降与LED的光色有关，红光、绿光、黄光
等LED的正向电压降（VF）通常为0.4～2.6V，而白光LED的正向电压降通常为3～
4.2V。
（3）LED具有非线性的伏一安特性曲线，通过LED的电流与加在它两端的电压不成正比关系，如图3所示。
图3 LED的伏—安特性曲线
（4）LED的光通量输出随流过LED电流的增大而增加，但不成正比。
当光通量增加到一定程度后，其随电流增加而增加的量很少，呈明显变缓之趋势，如图4所示。
图4 LED光通量与电流的关系曲线
（5）LED是一种对温度比较敏感的器件，当其结温升高时，光输出将减少，正向电压也会降低。
（6）即使是同一型号甚至是同一批次生产的LED器件，其参数的离散性也较大。
8.LED的应用及前景
由于发光二极管具有工作电压很低（有的仅一点几伏）、工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）、抗冲击和抗震性能好、可靠性高、寿命长、通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱等优点，其应用是非常广泛的。
如LED显示屏、交通信号灯、灯饰、电视遥控器、照明灯等LED的应用均与我们日常生活息息相关。
LED灯在照明的应用上具有以下多种优点：
（1）高效节能：发光效果相同的情况下，LED灯比传统的日光灯节能67%，从而可以有效的节省电费的支出。
（2）超长寿命：LED节能灯采用半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达50000小时以上（普通白炽灯使用寿命仅有1000小时左右，
普通节能灯的使用寿命也只有8000小时）。
（3）光线健康：LED节能灯光线不含紫外线和红外线，不会产生辐射（高压钠灯光线中
含有紫外线和红外线）。
（4）绿色环保：LED节能灯不含贡和疝等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰（高压钠灯中含有贡和疝等元素，其中电子镇流器会产生电磁干扰）。
（5）光效率高：LED节能灯发热小，80%的电能转化为可见光（普通白炽灯仅有20%的电能转化为光能，其余则以热能的形式损失掉）。
（6）保护视力：LED节能路灯颗粒采用直流驱动，无闪频（普通灯都是交流驱动，必然会产生闪频）。
（7）安全系数高：LED节能路灯所需电压、电流较小，发热少，不会产生安全隐患，特别适用于矿场等危险产所。
（8）防蚊虫：LED灯由于没有紫外线，不会像传统日光灯一样吸引蚊虫，从而有利于维护室内清洁。
总结
正是由于如此多的优点，LED照明的应用显现出强大的生命力，随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。
新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。
通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。
控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。
这些逐步的改变，都体现出了LED在照明应用的前景广阔。
参考文献
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[2]肖志国.半导体照明发光材料应用.化学工业出版社，2008.
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