LED发光机理(精)
LED的发光原理
LED的发光原理LED手电筒发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
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。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
LED的调光控制传统上，LED的调光是利用一个DC信号或滤液PWM对LED中的正向电流进行调节来完成的。
减小LED电流将起到调节LED光输出强度的作用，然而，正向电流的变化也会改变LED的彩色，因为LED的色度会随着电流的变化而变化。
许多应用（例如汽车和LCD TV背光照明）都不能允许LED发生任何的色彩漂移。
在这些应用中，由于周围环境中存在不同的光线变化，而且人眼对于光强的微小变化都很敏感，因此宽范围调光是必需的。
通过施加一个PWM信号来控制LED亮度的做法允许不改变彩色的情况下完成LED的调光。
led灯的结构及发光原理(精)
led灯的结构及发光原理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。
led灯结构图如下图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。
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，光的强弱与电流有关。
二、什么是led光源,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。
如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。
LED工作原理
LED工作原理引言概述：LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是一种半导体器件，具有高效、节能、长寿命等优点，在照明、显示、通信等领域得到广泛应用。
本文将详细介绍LED的工作原理，包括发光原理、结构组成、工作方式、驱动电路和应用领域。
一、发光原理1.1 PN结构LED由PN结构组成，其中P型半导体和N型半导体之间形成结。
P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子在结区域相遇，形成耗尽层。
1.2 能带结构LED的PN结构中，P型半导体的价带和N型半导体的导带之间存在能带间隙，当电子从导带跃迁到价带时，会释放能量并发光。
1.3 发光中心LED内部的发光中心是由掺杂的杂质原子或者缺陷引起的，这些发光中心在电子跃迁时发出特定波长的光。
二、结构组成2.1 衬底LED的衬底通常由硅或者蓝宝石等材料制成，用于支撑和固定其他组件。
2.2 N型和P型半导体层LED的N型和P型半导体层通过外源杂质掺杂形成，N型层富含自由电子，P 型层富含空穴。
2.3 金属电极金属电极连接到N型和P型半导体层，用于提供电流和采集电荷。
三、工作方式3.1 正向偏置当正向电压施加到LED上时，P型半导体的空穴和N型半导体的电子会向耗尽层挪移，形成电子和空穴的复合，释放出光能。
3.2 反向偏置在反向电压下，LED处于关闭状态，电流几乎不流动，不会发光。
四、驱动电路4.1 电流限制为了保护LED免受过电流损坏，驱动电路通常包含电流限制器，如电阻或者恒流源。
4.2 电压匹配驱动电路还需要提供与LED正向电压匹配的电压，以确保正常工作。
4.3 控制逻辑在某些应用中，驱动电路还可以包含控制逻辑，用于调节LED的亮度和颜色。
五、应用领域5.1 照明由于LED具有高效、节能的特点，广泛应用于室内照明和户外照明，如街道灯、车灯、室内照明灯具等。
5.2 显示LED在显示领域的应用包括液晶显示器背光、电子屏幕、室内外广告牌等。
5.3 通信LED还可以用于光通信系统中的光源和光探测器，实现高速数据传输。
有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理
摘要OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、低电压直流驱动、工作温度范围宽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点，将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。
同时，由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。
本文将系统介绍OLED的发展背景、发展史、制备及应用，介绍了有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理。
典型的传统OLED是生长在透明的阳极例如ITO玻璃上的，发射出来的光是由最底层衬底透出，这使得它与其他电子元件如硅基显示驱动器的集成变得非常复杂。
因此，理想的做法是研发一种OLED，其光的发射由器件顶部的透明电极透出。
重点介绍一种具有阴极作为底层接触层，阳极ITO薄膜作为顶部电极的表面发射型或者说有机“反转”的LED(OILED)。
介绍了该器件的制备工艺，对该OILED的I一V特性及EL谱进行了测试，发现与传统的OLED相类似，而工作电压有所升高，效率一定程度上降低。
为了进一步改善器件性能，我们对器件增加了保护层(PL)，研究了PL对OILED器件性能的影响。
最后概述了器件的技术进展和应用前景, 并展望了未来OLED 发展的方向。
关键词：有机电致发光器件，有机反转电致发光器件，发光机理，保护层（PL）,阳极ITO 薄膜AbstractOLED has a solid state, self-luminous, high contrast, ultra-thin, low power consumption, viewing angle, fast response, low-voltage DC drive, the operating temperature range, easy to implement many of the advantages of flexible displays and 3D displays future20 years of the most "money scene" of the newdisplay because OLED has a large-area film, low power consumption, and other fine features, so an ideal plane light source, also has broad application prospects in the future of energy saving lighting in the area. In this paper, the systematic introduction of OLED development background, history of the development, preparation and application, the structure of the organic electroluminescent devices (OLED) and the luminescence mechanism.Typical traditional OLED is growth in transparent anode ITO glass, for example, the light is emitted by bottom gives fully substrate, this makes it and other electronic components such as that the integration of the silica based drive become very complex. Therefore, the ideal way is developing a OLED, its light emission from the top of the device gives fully transparent electrodes. Focuses on a cathode as the bottom contact layer, the anode of ITO films as the top electrode surface emission or organic LED of the "reverse" (OILED). Of the device preparation process, the OILED I-V characteristics and EL spectra of the test, found that similar to the conventional OLED, the working voltage was increased efficiency to a certain extent on the lower. To further improve the device performance of the device to increase the protective layer (PL), PL OILED device performance. Finally an overview of the technical progress and prospects of the device, and looked to the future OLED, the direction of development.Keywords:Organic Electroluminescent Devices,Organic reverse electroluminescent devices, Luminescence mechanism,Protective layer (PL), the anode of ITO films.目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录.............................................................. I II 1.绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 OLED技术的发展概况 (2)1.2.1 全球OLED发展史 (4)1.2.2 中国OLED发展状况 (5)1.2.3 OLED的应用 (6)1.2.3 OLED的制备 (6)2.有机电致发光器件 (8)2.1 引言 (8)2.2 有机电致发光器件 (8)2.3 有机电致发光器件的结构 (9)2.4 OLED发光机理 (10)2.5 我国发展OLED产业存在的问题及发展趋势 (13)2.5.1 存在的问题 (13)2.5.2 发展趋势 (14)2.6 结论及建议 (14)3.有机反转电致发光器件 (16)3.1 引言 (16)3.2 器件制备工艺 (17)3.2.1 基片的清洗及表面处理 (17)3.2.2 阴极的蒸镀 (17)3.2.3 有机层的成膜 (18)3.2.4 阳极的溅射 (18)/ PVK:TPD/PTCDA/ITO结构的有机反转电致发光器件的研究3.3 Si/Al/Alq3 (19)3.3.1 OILED的I一V特性及亮度测试 (19)3.4 保护层(PL)对器件性能的影响 (26)3.4.1 PL厚度对器件j一V特性的影响 (26)的影响 (28)3.4.2 PL对器件的最大驱动电流Im ax的影响 (28)3.4.3 PL对器件外量子效率qe3.4.4 PL对EL发射谱的影响 (29)3.4.5 顶电极(阳极)面积对载流子注入效率的影响 (30)3.4.6 PL层对器件最表面状态的影响 (31)4.OLED与OILED的特性及存在的问题 (32)4.1 与目前占主流地位的CRT及LCD技术相比，OLED与OILED具有以下更多的优点: (32)4.2 与OLED相比OILED的不同 (34)4.3 OLED与OILED 急待解决的问题和未来发展趋势 (34)结论 (37)5.致谢 (38)6.参考文献： (39)1.绪论1.1课题背景信息显示是信息产业的核心技术之一, 而信息显示技术及显示器件多种多样, 到目前为止，有四种发光物理机制完全不同的固态场致发光形式。
发光二极管(LED)工作原理
发光二极管(LED)工作原理发光二极管(LED)工作原理发光二极管工作原理发光二极管通常称为LED，它们虽然名不见经传，却是电子世界中真正的英雄。
它们能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中都能找到它们的身影。
它们用途广泛，例如它们可以组成电子钟表表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启时向您发出提示。
如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕上的图像，或是用于点亮交通信号灯。
本质上，LED只是一种易于装配到电子电路中的微型灯泡。
但它们并不像普通的白炽灯，它们并不含有可烧尽的灯丝，也不会变得特别烫。
它们能够发光，仅仅是半导体材料内的电子运动的结果，并且它们的寿命同普通的晶体管一样长。
在本文中，我们会分析这些无所不在的闪光元件背后的简单原理，与此同时也会阐明一些饶有趣味的电学及光学原理。
二极管是最简单的一种半导体设备。
广义的半导体是指那些具有可变导电能力的材料。
大多数半导体是由不良导体掺入杂质（另一种材料的原子）而形成的，而掺入杂质的过程称为掺杂。
就LED而言，典型的导体材料为砷化铝镓(AlGaAs)。
在纯净的砷化铝镓中，每个原子与相邻的原子联结完好，没有多余的自由电子（带负电荷的粒子）来传导电流。
而材料经掺杂后，掺入的原子打破了原有平衡，材料内或是产生了自由电子，或是产生了可供电子移动的空穴。
无论是自由电子数目的增多还是空穴数目的增多，都会增强材料的导电性。
具有多余电子的半导体称为N型材料，因其含有多余的带负电荷的粒子。
在N型材料中，自由电子能够从带负电荷的区域移往带正电荷的区域。
拥有多余空穴的半导体称为P型材料，因为它在导电效果上相当于含有带正电荷的粒子。
电子可以在空穴间转移，从带负电荷的区域移往带正电荷的区域。
因此，空穴本身就像是从带正电荷的区域移往带负电荷的区域。
一个二极管由一段P型材料同一段N型材料相连而成，且两端连有电极。
这种结构只能沿一个方向传导电流。
当二极管两端不加电压时，N型材料中的电子会沿着层间的PN结(junction)运动，去填充P型材料中的空穴，并形成一个耗尽区。
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。
micro led的发光原理
微型LED（Micro LED）是一种新型的显示技术，其具有高亮度、高对比度、高分辨率等优点，因此备受关注。
微型LED的发光原理是什么呢？下面我们将详细介绍。
1. 半导体发光原理微型LED是一种基于半导体材料的发光器件，其发光原理与传统LED 类似。
当外加电压作用于半导体材料时，电子与空穴在PN结附近重新结合，释放出能量，导致光子的辐射发射，即产生光。
这种半导体材料的发光特性使得微型LED具有高效、快速的发光特点。
2. 半导体材料的选择微型LED所采用的半导体材料通常为氮化镓（GaN）基材料。
GaN材料具有广泛的带隙、良好的导电性和较高的电子迁移率，适合用于制作微型LED的发光层与电极。
采用GaN材料制造的微型LED具有较高的光电转换效率和较长的使用寿命。
3. 三原色发光微型LED通常采用红、绿、蓝三原色的发光模块组合成彩色显示。
通过控制不同颜色的微型LED的亮度与色彩混合比例，可以实现丰富的色彩表现。
微型LED的超高对比度和色彩饱和度，使其成为理想的显示技术。
4. 超微尺寸LED微型LED的发光原理使得其可以制作成尺寸较小的发光元件，甚至可以实现单个LED的尺寸小至微米级别。
这为微型LED在高分辨率、高像素密度的显示领域提供了可能。
5. 驱动电路微型LED的发光需要外部的驱动电路，以提供所需的电流与电压。
针对微型LED的高亮度、高刷新率等特点，其驱动电路也需要具备快速响应、高稳定性等特点。
微型LED的驱动电路设计是微型LED技术中的关键环节之一。
总结：微型LED的发光原理是基于半导体材料的电子与空穴的复合发光原理。
其采用GaN等材料制作发光层与电极，实现了高效、高亮度的发光特性。
通过控制不同颜色的微型LED的亮度与色彩混合比例，可以实现丰富的色彩表现。
微型LED可以制作成超小尺寸的发光元件，使其在高分辨率、高像素密度的显示领域具有广阔的应用前景。
期待微型LED技术在未来的发展中能够为我们带来更加出色的显示体验。
发光二极管(LED)与LD
方向性很好，光束的发散角只有 (球面度)。而半导体激光器的方向 性要差得多。
LD的主要特性
在光纤通讯与光纤传感技术中，激光器方向 性的好坏影响到它与光纤耦合的效率。单模光纤 芯径小，数值孔径小，此项指标更为重要。
LD的主要特性
4.光谱特性 由于半导体的导带，价带都有一 定的宽度，所以复合发光的光子有较 宽的能量范围，因而产导体激光器的 发射光谱比固体激光器和气体激光器 要宽。 半导体激光器的光谱随激励电流 而变化，当激励电流低于阈值电流时， 发出的光是荧光。这时的光谱很宽， 其宽度常达百分之几微米。如图 (a) 所示。当电流增大到阈值时，发出的 光谱突然变窄，谱线中心强度急剧增 加。这表明出现了激光。其光谱为 分布如图 (b)所示。由此可见知 光谱变窄，单色性增强是半导体激光 器达到阈值时的一个特征，因而可通 过激光器光谱的测量来确定阈值电流。
半导体激光器（LD）
半导体激光器，也称激光二极管（Laser Diode，LD），是一种光学振荡器。 产生激光要满足以下条件：
一、粒子数反转；
二、要有谐振腔，能起到光反馈作用，形成
激光振荡；形成形式多样，最简单的是法布 里——帕罗谐振腔。 三、产生激光还必须满足阈值条件，也就是 增益要大于总的损耗。
g 1/ 2L ln 1 R1R2
LD的主要特性
半导体激光器是半导体二极管，它具有 半导体二极管的一般特性，还具有激光器所 具有的光频特性 。
正向电流 （mA）
1、伏安特性
半导体激光的伏安特性与一般 半导体二极管相同，具有单向导电 性。其伏安特性曲线如图所示。由 于工作时加正向偏压，所以其结电 阻很小。其正向电阻值主要由材料 的体积电阻和引线的接触电阻来决 定。这些电阻虽然很小，但由于工 作电流很大，其作用不能忽略。
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LED发光二极管的发光机理详细图解
LED发光二极管的发光机理
1.p-n结电子注入发光
图1、图2表示p-n结未知电压是构成一定的势垒；当加正向偏置时势垒下降，p区和n区的多数载流子向对方扩散。
由于电子迁移率μ比空穴迁移率大得多，出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。
这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放。
这就是P-N结发光的原
理。
P-N结发光的原理图1
P-N结发光的原理图2
发光的波长或频率取决于选用的半导体材料的能隙Eg。
如Eg的单位为电子伏（eV）,
Eg=hv/q=h c/(λq)
λ=hc/(qEg)=1240/Eg (nm)
半导体可分为置接带隙和间接带隙两种，发光二极管大都采用直接带隙材料，这样可使电子直接从导带跃迁到价带与空穴复合而发光，有很高的效率。
反之，采用间接带隙材料，其效率就低一些。
下表列举
了常用半导体材料及其发射的光波波长等参数。
3.异质结注入发光
为了提高载流子注入效率，可以采用异质结。
图4表示未加偏置时的异质结能级图，对电子和空穴具有不同高度的势垒。
图5表示加正向偏置后，这两个势垒均减小。
但空垒的势垒小得多，而且空穴不断从P区向n区扩散，得到高的注入效率。
N区的电子注入P区的速率却较小。
这样n区的电子就越迁到价带与注入的空穴复合，而发射出由n型半导体能隙所决定的辐射。
由于p取得能隙大，光辐射无法把点自己发到导带，因此不发生光的吸收，从而可直接透射处发光二极管外，减少了光能的损失。
图4
图5
发光二极管与半导体二极管同样加正向电压，但效果不同。
发光二极管把注入的载流子转变成光子，辐射出光。
一般半导体二极管注入的载流子构成正向电流。
应严格加以区别。