白光LED发白光原理
led发白光的原理
led发白光的原理
LED发白光的原理是基于半导体器件的特性。
LED，即发光
二极管，通过半导体材料中的电子再结合和能级跃迁来产生光。
在普通的单色LED中，使用的是单一的材料，如砷化镓（GaAs）直接发出特定波长的光。
为了实现白光LED，通常采用两种方法来实现颜色的混合。
最常见的方法是采用三个LED芯片，分别为红光、绿光和蓝光。
这三个颜色的LED通过控制电流的强度可以调节光的亮度，通过调节三种颜色的亮度组合而成的光会在人眼中产生白光的感觉。
另一种方法是使用一个蓝色的LED芯片，然后在蓝光照射到
荧光材料上时，荧光材料会发出黄色的光。
蓝光和黄色光的混合会形成白光。
这种方法称为黄色转换LED，也是目前市场
上较为常见的白光LED。
不论是采用三色LED混合发光还是黄色转换LED，都需要精
确地控制不同波长的光的亮度和光谱分布，才能达到理想的白光效果。
因此，LED发白光的原理本质上是通过控制不同的
发光材料和电流来实现的。
led发光效率极限
led 发光效率极限
白光LED 的发光基本原理是利用荧光材料将蓝光转换成几种不同波长的光线，通过荧光材料的组合，这些光线组成了一个基本连续的光谱。
因为并非严格的连续光谱（比如石英卤素灯），所以在复现彩色的能力上面还有不小的欠缺，目前白光LED 最高水平的颜色复现指数也只能做到90 左右（石英卤素灯是100）。
也正因为这样，白光LED 的发光效率要高于普通的黑体辐射光源。
对于黑体辐射的白光光源（5700K）最高的发光效率为200 流明/瓦左右，而白光LED 可以做到300 流明/瓦以上。
注意这里的瓦特功率并非指通过光源的电功率而是光源在可见光波段的辐射的功率。
现在高水平的白光LED 在700 毫安的电流驱动下可以输出0.8 瓦特左右的可见光辐射，这个时候整个LED 功率消耗为2 瓦特左右，也就是40 ％左右的电能转换成了光能。
如果随着技术的进步，能够把这个效率增加到60％，那幺就可以得到1.2 瓦特左右的光辐射，这大概相当于一只700 毫安的白光LED 输出达到360 流明。
如果把这个效率加倍，则可以达到480——500 流明的输出，大致相当于一只30 瓦特的石英卤素灯。
在照明领域中，一种新型光源的诞生，其寿命、光效是重要的质量指标，但它对各种颜色的显色特性是照明光环境的另一重要质量指标。
低压钠灯的2 条黄色光谱线的理论发光效率可达450lm/W，实际光效超过
200lm/W。
但由于它的显色特性差，最终被高压钠灯、金卤灯所替代。
LED工作原理
1、LED发光工作原理：LED发光二极管是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化成光能。
它和其他半导体器件一样，都是由一个P-N结组成，也具有单向导电性。
在给LED加上正向电压时N区的电子会被推向P区，在P区与空穴复合，P区空穴被推向N区，在N区里电子和空穴复合，然后以光子的形式发出能量。
P-N结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
3、LED芯片的封装结构分类：Chip结构：又分为单极芯片封装结构和双极芯片封装结构。
单极芯片封装结构是芯片负极通过银胶与PCB板铜箔链接，正极通过铝线绑定与PCB铜箔相连接。
主要用于底背光。
双极芯片封装结构芯片正负极均通过铝线绑定与PCB铜箔相连接。
SMD结构：（表面贴装器件）：SMD是将芯片采用回流焊的形式焊接在一个小的PCB板上，厂商提供的都是4.0x4.0mm的焊盘并用树脂固定的LED。
常用于侧背光和彩屏产品。
LAMP结构：原理同SMD封装原理雷同，只是外形结构有差异，它主要是有两个支架PIN脚。
亮度范围100—1500mcd，主要用于侧背光产品。
4封装技术的发展趋势（1）采用大面积芯片封装（2）开发新的封装材料（3）多芯片集成封装（4）平面模块化封装LED的主要问题LED的结温由于目前芯片技术的限制，LED的光电转换效率有待提高，在发光的同时，大约有60%的电能转化为热能释放掉，这就要求在应用LED时要做好散热工作。
以确保LED的正常使用。
当LED结温升高时，器件的光通量会逐渐降低，而当温度降低时，光通量会增大，一般情况下，这种变化是可逆和可恢复的。
高温下还会对器件性能产生变化，一般来说结温越高，器件性能衰减就越快，在发光波长中，发光的主波长会向长波方向飘移，约0.2—0.3nm/℃因此在使用LED器件时做好散热是必要条件。
LED的结温量当然在做好散热的同时我们也需要知道LED产生的结温量是多少？下面我们可以通过一个公式来计算：Rjc=（Tj-Tc）/PdRjc：在选定一个LED以后，从数据中查到起Rjc；Tj：为结温；Tc：为LED散热垫温度；Pd：Pd与LED的正向压降Vf及LED的正向电流的关系为：Pd=Vf×If；LED的散热方法：良好的散热设计主要出于以下考虑：（1）提高LED效率、提高电流、LED芯片要有更高结温；（2）LED光学性能提高及较高的可靠性，都依赖于芯片的结温。
白色LED用荧光粉的制备与应用
白色LED 用荧光粉的制备与应用LED 照明是当下具有很高的实用性的照明光源，并且已经成为应用最为广泛的一种照明的光源。
作为照明用的白色LED 更是受到了很大的关注，获得白光LED 共有三种：第一种是荧光粉涂敷光转换法，就是采用荧光粉将紫光或蓝光转换复合产生白光；第二种是多色LED 组合法，由发射不同波长的绿色和红色等的单色的LED 组合而发射复合的白光，第三种是多量子阱法，单一的LED 材料中中进行掺杂。
荧光粉材料的制备方法主要有高温制备和溶液法制备两类方法。
本文主要综述了蓝光转换型荧光粉和近紫外转换型荧光粉的中的典型几种荧光粉材料，介绍了相关荧光粉的发展现状以及相关材料的优缺点1.1 LED 发光原理LED 主要是半导体化合物，例如砷化镓（GaAS ），磷化镓（GaP ），磷砷化镓（GaAsP ）等半导体制成的，LED 的核心是PN 结。
LED 的发光机理是:热平衡的条件下,PN 结中有很多迁移率很高的电子在N 区中, P 区则不同，在P 区中有较多的迁移率较低的空穴, 由于PN 结势垒层的限制, 由于该PN 结势垒层的限制，在正常状态下，不能穿过屏障复合发生;而当施加于PN 结的正向电压，所施加的电场方向由于自建电场方向和所述势垒区与此相反，它减少了势垒高度，该势垒宽度较窄，破坏了PN 结动态平衡发电少数载流子注入，而空穴注入从PN 区面积，在同一地区的电子注入从N 到P 区，少数载流子注入，在多数载流子复合会保持多余的能量在光辐射从而形式的同一区域，直接将电能转换为光能。
自从1965年第一支发光二极管的产生，LED 已经历经50年的发展历程，第一支发光二极管是利用半导体锗材料制作而成的]1[，第一支LED 能够发射出红光；随后在1985年日本Nishizawa 利用液相外延法制备出了使用异质结构的GaAlAs 作为发光材料的LED ]2[，从而使得LED 的封装技术也得到了很大的提高；1993日亚化学公司，在蓝色 氮化镓LED 的研究上取得了重大突破]3[，并且很快的实现了产业化的生产，在1996年实现了白光LED 的发光二极管（white lightEmitting Diodes ），简称白光LED ]4[，将发射黄光粉+31253:Ge O Al Y （YAG ：Ge ）作为荧光粉，涂在发射蓝光的GaN 二极管上，制备出白光LED 。
白光oled原理
白光oled原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：白光OLED原理是一种先进的显示技术，它将有机发光二极管（OLED）应用于显示屏幕中，以实现高质量的图像和视频显示效果。
白光OLED显示屏具有出色的色彩表现力、更高的亮度、更低的功耗和更高的对比度，因此被广泛用于智能手机、平板电脑、电视和监视器等设备中。
本文将介绍白光OLED的工作原理、结构特点和优势。
一、白光OLED原理白光OLED正是通过利用有机发光材料电致发光的原理来实现显示的。
有机发光二极管（OLED）是一种特殊的半导体器件，由一层或多层有机薄膜组成，能够在电场的激发下产生光。
有机发光材料通常包括发光层、电子传输层和空穴传输层等部分，通过在这些层之间施加外加电压，从而实现电子和空穴的复合发光。
白光OLED实际上是一种混合发光的显示技术，它通过将红、绿和蓝三种颜色的有机发光材料混合在一起来实现全色谱的白光显示效果。
通过调节不同颜色的发光材料的配比和亮度，可以实现几乎任意颜色的显示效果。
这种混合发光的方式比传统的LED显示技术更加灵活，可以实现更加生动和真实的色彩表现。
白光OLED显示屏的结构相对简单，一般由透明的ITO导电玻璃基板、空穴传输层、发光层、电子传输层和金属反射层组成。
ITO导电玻璃基板用于提供电极，并且通常需要制备成透明的结构，以保证光线的透过性。
空穴传输层和电子传输层分别用于传输空穴和电子，并将它们输送到发光层进行复合发光。
发光层是白光OLED的关键部件，其材料的选择和结构的设计直接影响到显示效果的质量。
发光层通常采用混合了红、绿和蓝三种颜色的发光材料，并且需要具有较高的亮度和长寿命。
电子传输层和空穴传输层则需要具有良好的电子输送和空穴输送性能，以保证电子和空穴能够迅速地在发光层内复合并发光。
金属反射层用于提高光的效率和亮度，减少光的损失并提高显示效果。
金属反射层通常采用铝或银等高反射率金属材料制备，能够有效地反射背光光源中的光，并将其指向观察者的方向，从而提高显示效果的亮度和对比度。
LED 实现白光有多种方式
LED 实现白光有多种方式，而开发较早、已实现产业化的方式是在LED 芯片上涂敷荧光粉而实现白光发射。
LED 采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。
具体来说，第一种方法是在蓝色LED 芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。
该技术被日本Nichia 公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色温照明的要求，同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。
第二种实现方法是蓝色LED 芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好。
但是，这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。
第三种实现方法是在紫光或紫外光LED 芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)来激发荧光粉而实现白光发射，该方法显色性更好，但同样存在和第二种方法相似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光衰的白光LED用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。
我们是国内率先进行LED 用高效低光衰荧光粉研究的研究机构。
最近，通过与我国台湾合作伙伴的联合攻关，多种采用荧光粉的彩色LED 被开发出来了。
采用荧光粉来制作彩色LED 有以下优点：首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红、黄、绿、蓝、紫等不同颜色的彩色LED，但由于这些不同颜色LED的发光效率相差很大，采用荧光粉以后，可以利用某些波段LED 发光效率高的优点来制备其它波段的LED，以提高该波段的发光效率。
例如有些绿色波段的LED效率较低，台湾厂商利用我们提供的荧光粉制备出一种效率较高，被其称为"苹果绿"的LED 用于手机背光源，取得了较好的经济效益。
LED发光原理及特点
LED发光原理及特点LED（Light Emitting Diode），即发光二极管。
是一种半导体固体发光器件。
它是利用固体半导体芯片作为发光材料。
当两端加上正向电压，半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。
多变幻：LED光源可利用LED在电流瞬间通断发光无余辉和红、绿、蓝三基色原理，并发挥我们多年对LED显示屏控制技术的研究，采用LED显示屏控制技术实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的"动态光源"。
高节能：直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率达90%以上，同样照明效果比传统光源节能80%以上。
寿命长：LED为固体冷光源，环氧树脂封装，因此无灯丝发光易烧、热沉积等缺点。
工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长5倍以上。
利环保：冷光源、眩光小，无辐射，不含汞元素，使用中不发出有害物质。
高新尖：与传统光源比，LED 光源融合了计算机、网络、嵌入式控制等高新技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
光源术语光通量（lm）：光源每秒钟发出可见光量之总和。
例如一个100瓦（w）的灯泡可产生1500流明（lm），一支40瓦（w）的日光灯可产生3500lm的光通量。
发光强度（cd）：光源在单位立体角度内发出的光通量，也就是光源所发出的光通量在空间选定方向上分布的密度。
光强的单位是坎特拉（cd），也称烛光。
如：一单位立体角度内发出1流明（lm）的光称为1坎特拉（cd）。
色温（k）：以绝对温度（k=℃+273.15）K来表示，即将一黑体加热，温度升到一定程度时，颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝变化。
当某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。
如：当黑体加热呈现深红时温度约为550℃，即色温为550℃+ 273 = 823K。
光效（lm/w）：光源发出的光通量除以所消耗的功率。
白光LED的发光原理及其制造工艺
白光LED的发光原理及其制造工艺1.1 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光：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。
LED的核心是一个半导体的晶片，晶片附在一个支架上，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。
跟一般的二极管一样，LED 半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面的载流子以空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边多数载流子主要是电子。
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”。
当PN结加反向电压时，少数载流子难以注入，LED故不发光。
而当PN结加正向电压时，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，这个复合过程会释放出能量，即以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的单色LED有红、绿、蓝三种。
由于LED 工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以，LED是理想的光源[1]。
大功率LED又是LED的一种，相对于小功率LED来说，大功率LED单颗功率更高，亮度更亮，价格更高。
小功率LED额定电流都是20mA，额定电流高过20mA[2]的基本上都可以算作大功率。
一般功率数有：0.25w、0.5w、1w、3w、5w、8w、10w等等。
对于一般照明应用而言，人们更需要的是白色的光源。
在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成。
第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光。
1998年白光的LED开发成功。
这种白光LED就是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。
GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射[3]，峰值550nm。
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白光LED发白光原理
目前市场上白光LED生产技术主要分为两大主流：
第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外UV-LED所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长(Dichromatic)
或三波长(Trichromatic)白光，此项元件技术称之为荧光粉转换白光LED(Phosphor Converted-LED);
第二类则为多芯片型白光LED，经由组合两种(或以上)不同色光的LED组合以形成白光，目前市场上白光LED商品以蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉最为普遍，主要应用于汽车照明与手机面板等领域，以目前白光LED产品市场分析，荧光粉转换白光LED可谓主流。
(红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大。
)
下图简要归纳并比较多种白光LED构装原理和优劣点，其中(a)型构装方式、演色性最佳，但成本最高，尚未能普及;构装方式(b)则具有技术最成熟且成本低廉之优势，但色偏、演色性不佳，须以适当红、黄光荧光粉加以改善，此外，最严重者为日亚化学专利限制难以规避;而构装方式(c)与(d)两者所制作的白光LED演色性俱佳、色偏小、成本低且专利局限较不严重，因此未来深具发展潜力。
利用发光二极管产生白光的原理与优劣点
荧光粉如何涂在LED灯上?
M.R.Kramas等人发现，如果将荧光粉随意放在LED芯片上，如下图(a)所示发光均匀性不佳，所以改变方式如图(b)所示，将荧光粉均匀地涂在LED表面上，图(c)则比较两者的CCT及Ra值，发现用图(b)方法者其CCT值变动甚少。
什么是CCT?
CCT是correlated colour temperature的缩写，意思是相关色温。
色温是指当一标准黑体被加热时，随着温度的升高，其颜色由深红至浅红至橙黄至白至蓝白至蓝色的变化，利用黑体的这一特征，当待测光源与黑体在某一温度下的光色相同时，该黑体的温度即为待测光源的色温。
色温高光色偏冷，色温低光色偏暖。
色温色相
低于3300 K暖白色 (淡黄白色)
3300 - 5000 K中间白色
超过5000 K冷白色 (淡蓝白色)
白光LED光谱对人眼的影响
人眼最不能接受的是蓝光和UV光，蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍，而UV光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10倍，长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞。
即使到时多吃有利眼睛的食品也会无作用。
参见上图，LED白光形成主要是靠蓝光的450-455nm波长击发荧光粉，其中波长越低击发能力越强，通常LED的波长出厂控制在5nm之内。
★LED中蓝光产生的机制主要是蓝光芯片发出蓝光主要集中在450-455nm，而荧光灯的蓝光波长是很广的，从435-50 0nm;
★LED中采用黄色荧光粉(或红色、绿色荧光粉)，在制造中可能出现因荧光粉衰减(或荧光粉量少，反射不够)而蓝光与初始态不一样而大量涌出，对人眼伤害大大增加;
★LED的蓝光部分是靠芯片保证的，而其它光色是靠荧光粉保证的，其中芯片的保证能力强，而荧光粉的保证能力弱，形成白光LED点灯越久蓝光的比例越来越高。
所以，刚开始使用LED背光的笔记本电脑、手机、电视比较刺眼，用久了头晕眼花、不舒服，长期使用变成眼晴伤害。
如果接触LED蓝光的时间越长，患眼病的机率也越高。
原文地址：/tech/32429.html。