CPL灯杯问答系列1半导体为何属于冷光源
半导体制冷
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概述 原理 特点 系统 应用
导电机制
2020/6/13
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概述 原理 特点 系统 应用
2020/6/13
杂质半导体的示意图
多子—空穴
多子—电子
P型半导体
N型半导体
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ ++
少子—电子
少子—空穴
少子浓度——与温度有关
多子浓度——与温度无关
大制冷量只和电偶的尺寸有关，短粗的电偶制冷量 大，细长的电偶制冷量小。
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概述 原理 特点 系统 应用
（3）制冷系数最佳的条件
对式
Q w 0IT cI 2R 0. 5I2(R Th kT (T ch )ITc)
对电流取偏倒数，并令其等于零，得到 与最大制冷系数相对
应的电流
Iopt
QT=－τΙΔT
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概述 原理
特点
系统
应用
历史
现状
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国外（分为三个阶段）
19世纪30年代~ 20世纪50年代
使用的金属材料的热电性能较差, 能量转换的效率很低,无实用价值, 热电效应没有得到实质应用
20世纪50年代~ 20世纪80年代 半导体材料的广泛应用，热电 效应的效率大大提高,热电发 电和热电制冷进入工程实践。 . 20世纪80年代~ 至今
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概述 原理 特点 系统 应用
背景知识
热电效应
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概述 原理 特点 系统 应用
LED100问
半导体照明(LED) 百题问答上海市光电子行业协会二OO五年二月1、光的本质是什么，物体发光有哪几种方式？ (4)2、谓电致发光？半导体发光为何属冷光? (5)4、简单介绍一下LED的发展历史好吗？ (5)5、请问照明光源的基本种类与主要性能有哪些？ (6)6、如何描述LED的基本特性？ (6)7、传统光源相比，LED光源有哪些优点？ (8)9、何谓绿色照明光源？它有哪些特点? (8)10、为什么说21世纪将迎来照明产业自爱迪生发明白炽灯以来又一次产业革命? (9)12、哪些产业是LED产业链的构成部分？ (10)18、当前我国LED产品与国际先进相比,主要差距在哪里？ (10)19．LED的发光源是-—PN结,是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料？ (11)22、当前生产超高亮LED的外延方法主要有几种?什么是MOCVD？ (11)27、请可否能深入浅出地介绍一下LED芯片的制造流程。
(12)29、通过哪些芯片制造过程中的工艺技术措施，可以提高芯片发光强度与出光效率? (13)30、LED的芯片为什么要分成诸如8mil,9mil...13至22mil，40mil等不同的尺寸？尺寸大小对LED光电特性有哪能些影响? . (15)34、请介绍一下“透明电极”芯片的结构与它的特点？ (16)35、什么是“倒装装芯片"(Flip Chip）?它的结构如何？它有哪些优点？ (16)36、用于半导体照明的芯片技术的发展主流是什么？ (17)37、LED芯片封装成发光二极管一般可以分成哪几种形式?他们在结构上各有什么不同？ (17)38、LED芯片封装成器件一般的制造程是什么？ (18)39、为什么要将芯片进行封装？封装后的器件比裸芯在性能上有什么不同? (18)41、何谓“一次光学设计”？LED封装中有哪几种出光透镜？他们有何特点? (19)42、大功率LED的封装形式目前常见的有哪几种？他们各自有哪些异同？ (20)46、能否简单介绍一下芯片粘结工艺中的“合金粘结”工艺? (20)48、白光LED是通过哪些方法来实现的? (22)49．当前制造白光LED的主流方法是什么? (22)50．白光LED当前具有代表性的产品的水平如何？ (22)51．什么是色温？什么是显色指数？ (23)52．照明领域对白光LED的光电性能有哪些基本要求？ (23)54．LED光源取代传统光源从目前来看还需克服哪些障碍和基本技术关键？ (24)55．白光LED的光谱与单色光（红、黄、蓝、紫等)的光谱有些什么区别？ (25)56．为什么用太阳能电池与白光LED组合的照明系统被称为“真正的绿色照明”系统? . 26 59．什么是LED的内量子效率？不同的发光波长,假定内量子效率达100%，其电-光效率有何不同? (27)60、LED PN结有源层发出的光子能否100％逸出到空气中？ (28)62、能否简述一下提高LED芯片电一光转换效率的意义何在？ (28)63、衡量LED器件光电转换优劣的参数主要有哪些？ (29)64、单个LED的流明效率与用LED作光源构成的灯具的流明效率有什么异同？ (30)65、什么是人眼对光的视觉函数？ (31)66、人眼对光的视觉函数这一特点对我们了解LED有什么作用？ (32)67、为什么一个蓝光LED在涂上特殊的荧光粉构成白光LED后，其辐射光通量会比蓝光的高出几倍基至十几倍? (32)68、LED在照明应用中，往往要知道这个LED的照度是多少，请问照度的定义是什么？知道了这个LED的辐射光通量，能否求出它的照度？ (33)70、请问LED光通量φ与发光强度即光强是否能相互转换？ (34)71、LED的发光强度Iv与照度E之间如何进行换算？ (35)72、为什么说用积分球来测量LED的光通量时,可以认为：在积分球内表面任一点位置上得到的由另一部分反射出的照度,不受点的位置的影响？ (35)73、为什么LED PN结上温度升高会引起它的光电参数退化？ (36)75、衡量LED长期使用性能退化的主要指标是什么？ (37)76、什么是LED的结温，它是如何产生的？ (37)77、简述结温对LED光输出的影响 (38)79．当结温上升时，LED的发光波长与颜色如何变化? (39)80．简述什么是热阻？它的定义和单位是什么？ (40)81．LED PN结上最高结温的含义是什么？ (41)82．试述LED器件的热阻模型，它由哪些部分构成？各有什么特点？ (41)83．为什么说提高光效可降低结温,试述提高光效的主要途径 (43)84．试述热阻在功率LED光源应用中的作用 (44)85、如何减小LED的热阻值 (45)86．请简单介绍一下目前常用的热阻测试方法: (46)87．何谓功率型LED，请介绍一下它的发展概况： (46)90．LED工作时，较好的驱动方法是什么方法？ (47)91。
关于LED热阻、结温、冷光源的三个问题
一、LED是冷光源吗？
LED是英文Light Emitting Diode（发光二极体）缩写，是一种新型的用微弱的电能就能发光的高效固体光源，属于半导体。
LED最重要的组成部分是半导体晶体,如果有电流通过，晶体就会发光。
冷光源的特点是把其他的能量几乎全部转化为可见光了，其他波长的光很少，关于这个问题，我们要从以下几点考虑：1、LED的发光原理是电子与空穴经过复合直接发出光子，过程中不需要热量。
LED可以称为冷光源。
2、LED的发光需要电流驱动。
输入LED的电能中，只有约15%有效复合转化为光，大部分（约85%）因无效复合而转化为热。
3、LED发光过程中会产生热量，LED并非不会发热的冷光源。
二、降低LED热阻的途径有哪些？
1.降低芯片的热阻
2.最佳化热通道
（1）通道结构
*长度（L）越短越好；
*面积（S）越大越好；
*环节越少越好；
*消除通道上的热传导瓶颈。
（2）通道材料的导热係数λ越大越好;
（3）改良封装工艺，令通道环节间的介面接触更紧密可靠。
3.强化电通道的导/散热功能
4.选用导/散热性能更高的出光通道材料
三、降低LED结温的途径有哪些？
1.减少LED本身的热阻；
2.良好的二次散热机构；
3.减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻；
4.控制额定输入功率;
5.降低环境温度。
LED灯杯基础知识——CPL灯杯整理行业必备知识
LED灯杯基础知识——CPL灯杯整理行业必备知识红外线发光二极管红外线Light Emitting Diode。
主要以GaAs系列材料发展为主，通常以LPE液相磊晶法的方法制作，发光波长从850~940不等。
GaP磷化镓。
磷化镓，是Ⅲ-Ⅴ族（三五族）元素化合的化合物。
GaP是一种间接迁移型半导体，具有低电流、高效率的发光特性，可发光范围函盖红色至黄绿色，为LED主要使用材料之一。
GaN氮化镓。
氮化镓，是Ⅲ-Ⅴ族元素化合的化合物。
GaN使MOVPE制作技术，可制作高亮度纯蓝光LED 及纯绿光LED，更可应用于蓝光、绿光雷射二极管之制作。
MOVPE虽已是一成熟的磊晶制作技术，但以此技术制作GaN蓝光LED其中仍须相当的专业知识、经验和技巧AlInGaP磷化铝铟镓。
AlInGaP此材料是近年来用在高亮度LED之制造上较新的材料，使用MOVPE磊晶法制程。
目前世界上仅有三家厂商供应此产品的公司，即美国HP、日本Toshiba、台湾国联光电。
AlGaAs砷化铝镓。
为GaAs和AlAs的混晶。
AlGaAs适合于制造高亮度红光及红外线LED，主要以LPE磊晶法量产，但因需制作AlGaAs基板，技术难度高。
反向粘着型薄芯片LED reverse mounting type薄芯片LED。
此种芯片可粘着在穿式印刷电路板上，减少LED所占的厚度。
主要可用作可携式电话按键之背光源。
侧面发光直角LED此种LED芯片是从最上层面发光，但可将发光面旋转一个面焊接。
侧面发光直角LED有超小型和高亮度两种，超小型是用于LCD背光源、呼叫器、行动电话；高亮度型是用作汽、机车第三剎车灯和户外显示器。
直角表面粘着型LED灯泡SIDELED。
直角表面粘着型LED灯泡不需额外的光学件或反射器，焊接后光线的行径路线可与各电路板平行，使工程人员在设计时有较大的弹性，因而可在设计的后段再加上此产品，而不需事先考虑。
产品可应用在自动安全断电开关、背光源和光导管等，用作电话和数据处理系统的指示灯。
详细讲解半导体制冷原理(可用于电子电路和芯片散热)
详细讲解半导体制冷原理(通俗易懂)时间:2009-09-19 20:39来源: 作者:Aquan一、半导体制冷原理的理论依据： 1. Peltier effect （珀尔帖效应）：当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个结点吸收热,这就是法国物理学家Jean Peltier在1834年发现的珀尔帖效应。
这现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发一、半导体制冷原理的理论依据：1. Peltier effect（珀尔帖效应）：当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个结点吸收热,这就是法国物理学家Jean Peltier在1834年发现的珀尔帖效应。
这现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背後真正的科学原理。
到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家Jean Peltier，才发现背後真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[制冷器]的发明(注意，这种叫制冷器，还不叫半导体制冷器)。
2．P型半导体和N型半导体半导体材料导带中的电子密度小于在价带中的空穴密度，通过增加受主(acceptor)杂质来形成，例如在硅上掺杂硼，这就是P型半导体材料；而在导带中的电子密度大于在价带中的空穴密度，通过对硅的晶体结构中加入施主杂质(掺杂)——比如砷或磷等来实现，这就是N型半导体材料。
二、珀尔帖效应的应用半导体制冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，也叫热电制冷。
于1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。
如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。
通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导制冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的Peltier effect 。
三、半导体制冷法的原理以及结构：半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。
半导体制冷的制冷原理
半导体制冷的制冷原理拆解后的ZENO 96半导体制冷片及其外接电源接口我们可以清晰地看到完整的带有外接电源的半导体制冷片。
那么，它究竟是怎样实现强大的制冷效果呢？这里的外接电源有什么意义呢？我们知道，传统的风冷散热系统是不可能把显示芯片的温度降到环境温度以下的，因为当两者的温度几乎相等的时候会很快达到热平衡，此时便根本无法继续降温，顶多也只能接近环境温度。
而半导体制冷却可以打破常规，能够强行将显示芯片的温度降到比环境温度还低。
而它实现的原理，就是强行打破热平衡，实现温差效果。
那么，这种温差效果又是如何实现的呢？首先我们需要明确一些基本概念。
1.帕尔贴效应：1834年，法国科学家帕尔贴发现了热电致冷和致热现象，即金属温差电逆效应。
由两种不同金属组成一对热电偶，当热电偶输入直流电流后，因直流电通入的方向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象，称这种现象为帕尔贴效应。
帕尔贴效应早在20O年之前发现，但是用到致冷还是近几十年的事。
2.N型半导体：任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。
电子以高速度绕原子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在有限的轨道上运转，不能任意离开，而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。
离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。
如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘体。
半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。
半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后，不但能大大加大导电能力，而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。
将一种杂质掺入半导体后，会放出自由电子，这种半导体称为N型半导体。
3.P型半导体：是靠“空穴”来导电。
在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正板流向负极，这是P型半导体原理。
4.载流子现象：N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。
冷光源原理
冷光源原理冷光源是一种新型的照明光源，它具有高效节能、环保健康等特点，受到了越来越多人的青睐。
那么，冷光源是如何实现这些优点的呢？接下来，我们就来深入了解一下冷光源的原理。
冷光源是通过发光二极管（LED）来实现照明的。
LED是一种半导体器件，当电流通过LED时，会产生光电效应，从而发出可见光。
而冷光源的原理主要包括LED的发光原理和LED的节能环保原理。
首先，我们来看LED的发光原理。
LED的发光原理是通过电子的复合来释放能量，进而发出光线。
当电流通过LED时，电子和空穴在P-N结附近复合，释放出能量。
这些能量以光的形式发射出来，形成LED的发光效果。
与传统的白炽灯相比，LED发光的原理更加高效，能够将大部分的电能转化为光能，而不会产生大量的热能，因此LED可以更好地发挥光能的效果。
其次，我们来看LED的节能环保原理。
LED的节能环保原理主要体现在两个方面，一是LED的高效能，二是LED的环保材料。
由于LED的发光原理更加高效，因此LED在同样的照明效果下，所消耗的电能要远远小于传统的白炽灯和荧光灯。
这就意味着，使用LED照明可以大大降低能源消耗，从而实现节能的效果。
另外，LED所使用的材料也更加环保，不含汞等有害物质，不会对环境造成污染，符合现代社会对环保的要求。
总的来说，冷光源的原理是基于LED的发光效应和高效节能的特点。
通过LED的发光原理，冷光源实现了高效的照明效果；通过LED的节能环保原理，冷光源实现了节能环保的效果。
因此，冷光源作为一种新型的照明光源，具有着广阔的应用前景，可以更好地满足人们对于高效节能、环保健康的需求。
希望通过本文的介绍，能够让大家对冷光源的原理有一个更加深入的了解，也希望冷光源能够在未来得到更广泛的应用，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
冷光灯的原理
冷光灯的原理冷光灯，又称为冷光源，是一种能够产生冷光的光源装置。
它通过特殊的发光原理，使得灯体表面不会产生明显的热量，因此得名“冷光”。
冷光灯的原理是基于发光二极管（LED）的发光原理，它是一种半导体器件，通过电子的复合效应产生光。
下面将详细介绍冷光灯的原理。
首先，冷光灯的发光原理是基于LED的发光原理。
LED是一种半导体器件，它由P型半导体和N型半导体组成，两种半导体之间有一个结。
当外加电压作用在LED上时，电子从N型半导体流向P型半导体，同时空穴从P型半导体流向N型半导体，当电子与空穴相遇时，它们会发生复合效应，释放出能量，这些能量以光子的形式发出，即产生光。
其次，冷光灯的发光原理还与荧光粉有关。
在LED芯片的外层覆盖了一层荧光粉，当LED芯片发出的光线照射到荧光粉上时，荧光粉会吸收LED发出的紫外线，并重新以可见光的形式发出。
这样，LED发出的光线经过荧光粉的转化后，变成了人眼可见的白光。
此外，冷光灯的原理还与散热技术有关。
冷光灯在发光的同时，会产生一定的热量，为了确保冷光灯的稳定工作，需要对其进行散热。
通常冷光灯会采用铝基板或铜基板作为散热材料，通过将热量传导到散热材料上，再通过散热器将热量散发出去，从而保持冷光灯的稳定性能。
总的来说，冷光灯的原理是基于LED的发光原理和荧光粉的转化原理，通过合理的散热技术来保证其稳定工作。
冷光灯以其低能耗、长寿命、高亮度等特点，被广泛应用于室内照明、户外广告、汽车照明等领域。
随着科技的不断发展，冷光灯的原理也在不断完善和创新，相信它将会在未来的照明领域发挥越来越重要的作用。
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CPL 灯杯问答系列1
何谓电致发光？半导体发光为何属冷光？
所谓电致发光是一种直接电能转换成光能的过程。
这种发光不存在尤如白炽灯那样先将电能转变成热能，继而使物体温度升高而发光的现象，故将这种光称之为冷光。
通常有二种电致发光现象，EL 屏是利用固体在电场作用下的发光现象所制成的光源，荧光材料在电场作用下，导带中的电子被加速到足够高的能量并撞击发光中心，使发光中心激发或电离，激活的发光中心回到基态或与电子复合而发光，荧光材料（ZnS ）中不同的激活剂决定了发光的颜色。
第二类电致发光又称之为注入式场致发光，LED 与LD 就属于这类发光过程。
电致发光实际上也是一种能量的变换与转移的过程。
电场的作用使系统受到激发，将电子由低能态跃迁到高能态，当他们从高能态回到低能态时，根据能量守衡原理，多余的能量将以光的形式释放出来，这就是电致激发发光。
发光波长取决于电子的能量差：
△E=h ν=h ·c/λ=1.24λ（2-1）
其中△E=E1—E2，E 是发射光子所具有的能量，以电子伏特为单位。
λ为光子波长，以毫微米为单位。
由式（2-1）可知，激发电子的能量差△E 越高，所发出的电子波长就越短，颜色发生蓝移，所之，激发电子能量差变小，所发光子的波长就会红移。