白光LED的结构与发光原理
白炽灯、日光灯、led的发光原理
白炽灯、日光灯、LED的发光原理评论:1 条查看:2240 次taoluezheLED发表于2021-01-05 14:241．白炽灯根据白炽灯技术，主要有四种灯泡形式，分别为钨丝灯〔tungsten-filament〕、卤钨灯(tungsten halogen)、石英卤素灯(quartz halogen)及红外线反射灯(infra-lamps，简称IR灯)。
1.1 白炽灯的发光原理白炽灯是将电能转化为光能以提供照明的设备。
其工作原理是：电首先被转化成了热，将灯丝加热至极高的温度〔钨丝，熔点达3000℃多〕，这时候组成灯丝的元素的原子核外电子会被激发，从而使得其向较高能量的外层跃迁，当电子再次向低能量的电子层跃迁时，多余的能量便以光的形式放出来了。
同时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000℃以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。
灯丝的温度越高，发出的光就越亮。
故称之为白炽灯。
白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极，尾部的密封部分组成。
一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体，利用钨的熔点高的特点，将其制造成丝状，通入电流后，钨丝便发光，并有一部分电能转化为热能。
在使用白炽灯时，注意不要去处接触灯泡，第一，灯泡外表温度很高，容易烫着手；第二，灯泡在工作时，钨丝在很高的温度下变软，假设晃动灯泡，容易使灯泡损坏。
在刚开关刚闭合时钨丝最容易烧断。
1.2 灯丝材料做灯丝的材料要求具有一定的电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。
钨满足以上这些根本要求，当然这并不是说只有这一种材料，事实上还有铼，钼，钽，锇以及金属碳化物。
1.3 为何选择钨丝？一是因为其电阻大，当电流通过时钨丝时，就可以消耗电流，以发热，当到达一定温度时就可以发光，当然这个加热过程是非常快的。
二是因为其挥发的慢，同时，在灯泡里充满着惰性气体，可以有助于降低钨丝的挥发。
为什么选钨丝，那时人们长久以来经历的结果。
白光LED如何调色和调比例
白光LED如何高速准确地调色和调比例LED白光的发展速度和往后在生活上的影响（未来前景），一般业内人事都心知肚明，我就不哆嗦了，白光最有前途但最复杂，现就LED白光上第一道难关：如何快速的调准色温和调配比进行个人自述：1，如何准确选荧光粉：一般客户只会给一个出货格规，当然色温范围是一定要有的，其次就是IV（亮度）范围值，一般作出口的产品CRI（显色指数）值也有要求，当然国内比较讲究的客户也对CRI值有要求。
现就举例说明：若一客户需要5050正白色温5500-6500，亮度5000mcd以上。
CRI要求80以上。
看到这规格，第一步：选晶片，晶片波段最好选450-452.5nm这段晶片在荧光粉的激发下亮度发挥得最高，第二步：选粉，把CIE图打开，将自已选要的色温范围诱在CIE图上，然后将colour temp(K)诱上去，看看是不是在能源区内，如此在CIE图上将你的晶片值那里引一条曲线，这条曲线及要穿过你所要的色温区又要贴近那条colour temp(K)线，如此曲线最终落在CIE右边黄色部分就是你要选的荧光粉的波段（大概而已），这些图我都有，如有需要的朋友可以QQ找我要，现正白一般都选560nm左右的荧光粉。
2：如何速调配比要想快速调出你想要的色温，本人自已想了一些小法子，下面就一步一步地往下说：先根据以前配正白的经验5050，5%比例配一个（以前可以配出），3%和7%各配一个（以防晶片波段有偏差）。
三种同时配好后，用同气压和时间点各点一到2颗材料。
不烘烤马上进行测试，拿流明638测试机来说，测试前一定要效准机。
将三种配比的数据测出来后诱在CIE图上，这三组数据联接起来一定能描出一条斜线，此时需要注意的是：是否斜线穿过你想要的色温区，是：那证明你的荧光粉选对了（数据点落不落在色区不要紧，只要斜线有穿过就够了），否：证明你粉选择失败，不过不要紧，还可以往下看，如果斜线落在色区上，证明你的粉的波长选低了，则需要选更高一点红或褐的粉，加在黄粉中混合用（混合粉粉粉比例需求救的也可以QQ我），若斜线落在色区以下，证明你的粉波长选高了。
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。
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。
led的结构和原理
led的结构和原理
LED（Light-Emitting Diode）是一种半导体器件，具有发光功能。
它的结构主要包括P型半导体层、N型半导体层和活性层。
在LED的结构中，P型半导体层和N型半导体层之间夹着一
层活性层，也称为量子井。
这个量子井通常由多个III-V族元
素的化合物半导体构成，例如氮化镓（GaN）。
当正向电压施加在LED的结构上时，其结构会形成一个电场。
在电场的作用下，电子从N型半导体层向P型半导体层流动，而空穴则从P型半导体层向N型半导体层流动。
当电子和空
穴在活性层相遇时，它们会重新组合，释放出能量。
这种能量释放的过程中，一部分能量以光的形式发射出来，即LED所发出的光。
光的颜色取决于活性层的材料成分，不同
的化合物半导体可以发射不同颜色的光。
LED的发光原理是基于半导体的电子能级结构和电子与空穴
的复合效应。
通过控制材料的成分和电场的作用，LED能够
在电流作用下实现可见光的发射。
总结起来，LED的结构主要由P型半导体层、N型半导体层
和活性层组成。
在正向电压的作用下，电子和空穴在活性层发生复合反应，并释放出光能。
这种发光原理使得LED在照明、显示和指示等领域得到广泛应用。
白色led原理
白色led原理
白色LED原理
白色LED，即白光发光二极管，是一种能够发出白光的半导体器件。
它的原理是通过将蓝光LED和黄色荧光粉结合在一起来实现白光发光。
在白色LED的发展过程中，不断有新的技术被引入，使得白光LED的亮度、效率和颜色纯度得到了不断提高。
白色LED的工作原理可以简单地概括为：当通电时，LED芯片中的半导体材料会发生电子与空穴的复合，释放出能量。
这些能量会激发荧光粉发出黄光，同时LED芯片本身也会发出蓝光。
通过调节荧光粉的配比和LED的结构，可以使得混合后的光呈现出白光。
在白色LED中，蓝光LED起到了关键作用。
蓝光LED的发明是白光LED出现的重要契机，因为蓝光LED可以通过激发黄色荧光粉来产生白光。
而黄色荧光粉的作用是将一部分蓝光转换为黄光，从而达到白光的效果。
这种蓝光激发黄光的方法，使得白光LED的发光效率得到了大幅提高。
除了蓝光LED和黄色荧光粉，有时还会加入绿色荧光粉来调节白光LED的色温。
通过合理的配比，可以使得白光LED发出的光线更加接近自然光，从而满足不同场合的照明需求。
白色LED的应用非常广泛，可以用于室内照明、汽车照明、显示屏、指示灯等领域。
由于白色LED具有高效、长寿命、环保等优点，因
此受到了越来越多人的青睐。
总的来说，白色LED的原理是通过蓝光LED和荧光粉的结合来实现白光发光。
通过不断的技术创新和改进，白色LED的性能不断提升，为人们的生活带来了便利。
随着科技的不断进步，相信白色LED在未来会有更广阔的应用前景。
白光LED发光机制及发光材料的研究进展
贾世庆
SC14038018
光学与光学工程系
元素的总称，常用R或RE表示，其中包括钪(Sc）、钇(Y）、镧(La）、铈(Ce）、 镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝 (Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu）。这些元素拥有特殊 的电子结构，从而形成丰富的能级来跃迁发光，而且一些元素离子作为发光中 心拥有优良的性能，作为白光LED的发光材料再合适不过。具体说来，稀土元素 具有外层电子结构相同，内层4f电子能级相近的电子层构型，很特别。而其发 光和激光性能都来自于这些4f电子在不同能级间的跃迁。4f电子的跃迁主要有 两类，一类是在f组态内不同能级之间的跃迁，被称作f-f跃迁；另一种是d组态 与f组态之间的跃迁，被称作f—d跃迁。其两种能级跃迁发射的光谱大概有三万 余条，可以说极其丰富，因此稀土元素适当选用，既可作发光材料的基质成分， 又可以用作激活剂、敏化剂或掺杂剂。而当中起主要作用的其实是稀土元素的 离子，不同化合价的离子（包括+2价、+3价、+4价）往往具有不同的特性，这 些都是由不同离子的不同电子层结构决定的。其中作为激活剂的主要是+3价Gd 离子两侧的+3价的Sm、Eu、Tb、Dy和+2价的Eu，应用最多的是+3价的Eu和Tb。 这里多用+3价离子，原因就在于这些离子的价电子都在4f轨道上填充，电子层 都具有未配对的电子，可以跃迁发光，而且属于内层电子跃迁，有外层电子的 屏蔽作用，发光不受太大干扰，非常稳定。材料的发光颜色基本上不随基质的 不同而改变，是很理想的发光中心。再者由于这些离子主要是进行f—f能级跃 迁，其发射光谱呈现线状，色纯度高，荧光寿命长，光谱形状也很少随温度而 改变，温度猝灭和浓度猝灭都很小，辐射出的光非常的理想。基于稀土元素的 诸多优点，在白光LED的发展中起到了重要的作用。我国是稀土资源大国，其稀 土储量约占世界总储量的43%，排在世界首位，并控制世界稀土市场98%的份额。 我国的稀土分离提纯技术也处于国际先进水平。利用这些优势，大力发展稀土 离子发光材料，努力推动白光LED照明光源的发展，具有十分重要的经济意义甚 至战略意义。 碱土金属构成的卤磷酸盐是一类十分重要的发光材料基质，由它配合稀土 材料可以明显的提高其发光效率和稳定性，并能调节发射光的波长范围，制备 出高效率、高性能、价格低廉的荧光粉。卤磷酸盐荧光粉经过多年的改进和发 展，自身就具有了很高的发光效率，其量子效率为90％，显色指数是50～60。 正由于这类荧光粉具有发光效率高、价格低而且稳定性好等优点，曾在荧光灯 中得到广泛应用。 而碱土金属卤磷酸盐荧光粉掺杂了稀土离子之后，以碱土金 属盐为基质，稀土离子为激活剂，会呈现出更加实用的特性。其中+2价Eu离子 激活的碱土金属氯磷酸盐就是一类发蓝光和蓝绿光、性能优良的高效光致发光 材料。+2价的Eu离子在碱土金属氯磷酸盐中，因碱土金属的种类和数量的不同， 会引起离子周围晶体场环境的不同改变，使得Eu离子的发射范围一直从蓝光到 绿光 。而且Eu离子掺杂的碱土金属氯磷酸盐可以被250～420 nm的紫外光激发， 可以将此类荧光粉应用于制备近紫外光芯片基的白光LED。当然，这种发光材料 需要稀土离子激活剂和碱土金属卤磷酸盐基质有很好的匹配以发挥更好的发光 效率，这种匹配和发光性质也是发光材料成功与否的重点，也是研发工作一直 以来的难点。 另外的，白光LED光源的两个重要部分LED器件和发光材料的合适匹配更加 难以实现可控制，这也是白光LED最终能够实现并具有节能优质光源的重中之重。 其实，能被现今普遍使用的蓝光、红橙光以及紫外近紫外光LED辐射光激发且易 于合成的荧光粉并不多。即使能被激活，能够和LED发射光匹配学与光学工程系
白光LED的制作方法-蓝光LED加荧光粉
白光发光二极管的制作方法(二)——蓝光LED加荧光粉最简单的白光LED是在蓝光LED上加黄色荧光粉得到的，又称其为1-PCLED（Phosphor Converted LED），其基本构造如图1所示。
因为这种LED采用了环氧树脂封装，所以光易于放出，所用荧光粉主要成分是YAG：Ce，其化学组成是（Y1-a Gd a）3(Al1-b Ga b)O12：Ce3+，Gd(Gadolinum，钆)可以改变Ce3+晶体电场，使光的波长增加而发黄光，图2(a)是465nm蓝光LED在室温20mA时的电致发光（EL：Electroluminescence）光谱，图2(b)是蓝光LED激发YAG：Ce荧光粉所产生的光谱，产生555nm黄光，此黄光与蓝光混合而成白光。
图3是不同含量YAG：Ce荧光粉在色度图中的位置，图中并有蓝光LED与不同含量荧光粉所产生白光在图中的位置。
R.Mueller-Mach等人用理论计算出，当LED与荧光粉发光功率不同比例时，460nm蓝光LED加YAG：Ce荧光粉所产生白光的色温CCT值、演色性R a值及发光效率列在图4的插表中，图4是其光谱图。
当色温大于5000K时，R a>80。
图5(a)是同一成分P7193荧光粉所产生白光的CCT分布图及其R a值，图5(b)则是同一波长蓝光LED但成分不同的YAG荧光粉所产生白光的CCT分布图及其R a值，由图可知，R a的值均在60~80范围的值，似乎不太理想。
{{分页}}R.Mueller-Mach等人又用理论计算出，pn结温度对1-pcLED的影响，其结果如图6 (a)所示，图6 (b)是实验结果，两者颇为相近，由图可见，温度上升时，色温及R a值均上升。
M.R.Kramas等人发现，如果将荧光粉随意放在LED芯片上，如图7(a)所示发光均匀性不佳，所以改变方式如图7(b)所示，将荧光粉均匀地涂在LED表面上，图7(c)则比较两者的CCT及R a值，发现用图7(b)方法者其CCT值变动甚少。
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3.1 一种提高荧光显色性的方法
通过对荧光粉掺杂的改进，引入Gd3+、Pr3+使610nm处出现明 显发射峰，且荧光主峰发生红移，从而使光谱中红光成分增强。
3.2 一种提高相关色温分布均匀性的方法
用于照明的白光LED，其相关色温的空间分布均匀性是产品性 能的重要指标。人眼能分辨的相关色温差异约为50~100K，而目前 普通白光LED由于采用直接在芯片表面涂覆荧光粉和硅胶混合体， 而荧光粉粉层厚度难以控制，使得整个出射的白光相关色温分布难 以达到均匀一致。其角向相关色温差异高达800K. 解决方案：
优化涂覆工艺，改善荧光粉层厚度的均匀性。
3.3 一种提高光效和使用寿命的封装方法
传统封装方法采用荧光粉涂覆和环氧树脂封装技术，对于小 功率器件可以满足要求，但对于大功率器件，由于工作电流高达 350mA，因此会加速环氧树脂材料的老化，从而影响器件的发光 效率和使用寿命。 1、解决方法：利用微晶玻璃代替传统方法 2、指导思想：与树脂相比，玻璃材料更耐高温、且导热性更好。
2.3 量子点LED结构（一）
通过镀膜法将量子点材料均匀涂覆在电子传导层和空穴传导层 之间，通过改变量子点的种类和尺寸来控制材料发射光谱的范围。 优点：
发光层由量子点胶体溶液旋涂制成，工艺简单、成本低、可制 成柔性器件。
3.4 量子点LED结构（二） 利用MBE直接在衬底上生长包含点的纳米线 电子注入式发光，效率更高。
4、紫外、近紫外、紫光LED+荧光粉
优点： 1、色温不受电流影响 2、显色性好 3、适用材料丰富
可采用单相基质（宽带谱、 分立谱）， 也可采用多相基质（分立谱）。 4、发光效率高
缺点： 1、紫外芯片发光效率低 2、封装树脂抗紫外辐射老化能 力差
5、近红外LD（LED）+荧光粉
5.1 优点： 1、色温不受电流影响 2、显色性较好 3、适用材料丰富
2.5 量子点LED结构（三）
Nizamoglu等人2008年通过利用蓝紫光LED与量子点荧光粉 组合，实现显色指数80以上、色温在3000K、流明效率高达300 lm/W的暖白色发光。
3、蓝光LED+荧光粉
优点：成本低，工艺成熟
缺点： 1、显色性差 2、发光颜色受驱动电压影响 3、荧光粉涂层厚度影响色温均 匀性 4、封装用环氧树脂易高温老化 5、适用的荧光粉少
2.1 什么是量子点： 量子点是准零维的纳米材料，粗略地说，是指三个维度的尺
寸都在10 nm以下，由于其内部电子在各方向上的运动都受到限制， 所以量子局域效应特别显著。
2.2 量子点LED工作原理： 不同尺寸的量子点电子和空穴被量子限域的程度不一样，分
子特性的分立能级结构也因量子点的尺寸不同而不同，因此在收 到外来能量激发后，不同尺寸的量子点将发出不同波长的荧光。
? Catalyst-free InGaN/GaN dot-in-a-wire heterostructures are grown by molecular beam epitaxy on Si(111) substrates.
Appl. Phys. Lett., vol. 96, 013106, 2010. Nano Lett., in press.
可采用单相基质 （宽带谱、分立谱）， 也可采用多相基质。 4、材料稳定好，无光衰 5、成本低 6、色温与亮度便于调节
5.2缺点：效率偏低
5.3 上转换发光原理 Auzel提出的6种上转换发光机理
5.4 色温调节
5.5 色平衡的控制
图2.4 ACBM:22.6Yb/0.05Tm/0.375Er在单一 图2.5 在不同泵浦功率密度下的色点坐标 980 nm LD泵浦下的上转换光谱
白光LED的结构与 发光原理
1、多芯片型LED
芯片材料选取：AlGaInN和AlGaInP
优点： 1、无Stokes位移能量损失 2、无荧光粉中非辐射复合损失
缺点： 1、不同芯片的驱动电压不同， 需要分别供电 ，因此电路复杂， 成本高 2、不同芯片的老化衰减不一致， 长期工作会导致色温偏移
2、量子点LED