LED发光二极管内部结构详解
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发光二极管LEDPPT课件•发光二极管LED基本概念与原理•发光二极管LED材料与制备技术•发光二极管LED器件结构与封装形式•发光二极管LED驱动电路设计与应用实例目录•发光二极管LED性能测试与评估方法•总结回顾与展望未来发展趋势01发光二极管LED基本概念与原理发光二极管定义及分类定义发光二极管（LED）是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件，具有高效、环保、寿命长等特点。
分类根据发光颜色、芯片材料、封装形式等不同，LED可分为多种类型，如单色LED、双色LED、全彩LED、大功率LED等。
工作原理与发光机制工作原理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PN结附近，当注入少数载流子时，会与多数载流子复合而发出光子，从而实现电能到光能的转换。
发光机制LED的发光颜色与半导体材料的禁带宽度有关，不同材料的禁带宽度不同，发出的光子能量也不同，因此呈现出不同的颜色。
此外，通过改变LED的电流、电压等参数，还可以实现亮度和颜色的变化。
主要参数及性能指标主要参数LED的主要参数包括光通量、发光效率、色温、显色指数等，这些参数决定了LED的发光效果和使用性能。
性能指标评价LED性能的指标主要有寿命、可靠性、安全性等，这些指标对于LED的应用和推广具有重要意义。
应用领域及市场前景应用领域LED广泛应用于照明、显示、指示、背光等领域，如家居照明、商业照明、景观照明、交通信号灯、户外广告屏等。
市场前景随着人们对节能环保意识的提高和LED技术的不断发展，LED市场呈现出快速增长的趋势。
未来，LED将在更多领域得到应用，市场前景广阔。
02发光二极管LED材料与制备技术如砷化镓、磷化镓等，具有高亮度、高效率、长寿命等特点。
半导体材料荧光粉材料封装材料用于LED 的波长转换，可调整LED 的发光颜色。
如环氧树脂、硅胶等，用于保护LED 芯片和提高其稳定性。
030201常用材料类型及特点通过化学气相沉积等方法在衬底上生长出所需的半导体材料。
LED发光二极管原理(图文)讲解学习
LED发光二极管原理（图文）半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由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。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
LED发光二极管的结构组成
LED发光二极管的结构组成LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是一种固态半导体器件，可将电能转化为光能。
它由多个不同材料层的结构组成。
下面将详细介绍LED发光二极管的结构组成。
一、LED结构概述LED主要由一个P型半导体层和一个N型半导体层之间的P-N结组成。
这个结构有助于在LED工作时产生发光。
此外，还有一些必要的附属层和器件用于增强和保护LED的性能。
二、P-N结1. N型半导体层：N型半导体层通常由硒化镓（Gallium Nitride）制成。
它是一种磊晶生长薄膜，具有较高的导电性能。
这一层通常是透明的，以便光能能够在发光时穿过。
2. P型半导体层：P型半导体层通常由掺杂的氮化镓（Gallium Nitride）制成。
它比N型半导体层有更少的自由电子，但具有更多的电子空穴。
这一层与N型半导体层形成P-N结，从而形成发光的基础条件。
三、发光材料层1. 自发光层：LED发光层使其成为发光器件。
它位于P-N结之上。
最常用的材料是砷化镓（Gallium Arsenide），它可以发出可见光。
根据材料的不同，发光可以是不同颜色的。
2.光学层：光学层用于改善光的均匀度和散射效果，以使LED发出更均匀、更明亮的光线。
光学层通常是用透明塑料或玻璃材料制成的。
四、金属电极1.N电极：N电极负责连接N型半导体层，并将电流引入LED结构中。
通常使用金属制成，常见的金属有铝。
2.P电极：P电极负责连接P型半导体层，并将电流引入LED结构中。
同样使用金属制成，常见的金属有银、镍等。
五、辅助层1.胶层：胶层用于固定LED结构中的各个层，并保证它们之间的良好接触。
常用的胶层材料有环氧树脂。
2.焊盘：焊盘是LED发光二极管的引脚。
它们通常用于连接其他电路，以供电和控制LED工作。
六、封装封装是将LED芯片和辅助层进行封装，以保护LED内部结构不受损坏，并提供排热和机械强度。
常见的封装材料有塑料和陶瓷，封装形式有导向型和散热型。
LED发光二极管内部结构详解
LED发光二极管内部结构详解LED即发光二极管（Light Emitting Diode），是一种能够将电能直接转换为光能的电子元件。
它是一种半导体器件，由两个不同材料的半导体结合而成。
下面将详细介绍LED发光二极管的内部结构。
一、PN结构LED的核心部分是一个PN结，它由P型半导体和N型半导体组成。
P型半导体中的正电荷多于负电荷，N型半导体中的负电荷多于正电荷。
当P型半导体与N型半导体通过PN结连接时，形成一个耗尽层，也叫势垒。
这个势垒可以阻止电子和空穴的自由移动，使得电流在正向偏置情况下能够通过。
二、发光层发光二极管的发光层位于PN结的一侧。
发光层是一种特殊的半导体材料，称为蓝宝石（GaN）或碳化硅（SiC）。
在发光层中注入了少量的杂质，这些杂质被称为掺杂剂，可以使其发出不同颜色的光。
三、电极LED的两端有两个电极引出。
其中一个是P型半导体的电极，另一个是N型半导体的电极。
这两个电极通过金属线或银胶连接到半导体片上。
电极起到导电和固定LED的作用。
四、封装LED芯片通常需要封装以保护内部结构和提高发光效果。
封装过程主要包括将LED芯片安装到底壳中，然后用透明的塑料或树脂材料封装。
封装材料透明度高，能够产生高亮度的光源。
五、波长转换层部分LED还包含一个波长转换层，也称为荧光体。
它位于发光层的上方，可以将LED发出的蓝光转换成其他颜色的光，如白光、黄光等。
六、反射杯有些LED还配有一个反射杯，它位于LED芯片上方，可以起到聚光的作用。
反射杯一般是金属或塑料材质，帮助将光线聚焦到一个方向，提高LED的亮度。
七、镀膜层一些LED芯片还会在其表面镀上一层薄膜，以增加反射效果，提高光的输出。
总结：LED发光二极管是由PN结、发光层、电极、封装、波长转换层、反射杯和镀膜层等组成的。
它能够将电能转换为光能，广泛应用于照明、显示、指示等领域。
通过合理的调整内部结构和材料选择，LED可以实现各种颜色和亮度的光效果。
发光二极管的构造
发光二极管的构造
发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）是一种能够将电能直接转换为光能的电子器件，具有高效率、长寿命和耐冲击等优点。
下面是LED的常见构造：
1. 衬底（Substrate）：通常由导电性好的材料如金属化硅（Metalized Silicon）或蓝宝石（Sapphire）制成，用于提供固定的基座和电极接触。
2. P型半导体层（P-Type Semiconductor Layer）：在衬底上生长的一层掺杂有电子空穴的半导体材料。
3. N型半导体层（N-Type Semiconductor Layer）：P型半导体层之上生长的一层掺杂有自由电子的半导体材料。
4. 洞（Hole）和电子注入区（Electron Injection Region）：P型和N型半导体层之间形成的区域，当电流通过时，洞和电子在这个区域相遇并重新组合，产生发光。
5. 杂质（Dopant）：通过掺杂特定的杂质元素，例如镓（Ga）和氮（N），使半导体材料具有P型或N型特性。
6. 金属电极（Metal Electrodes）：通常在P型和N型半导体层上分别添加金属电极，用于提供电流输入和电流输出。
7. 寿命保护层（Lifetime Protection Layer）：一些LED器件会在外层添加一个保护层，以防止光衰和环境腐蚀。
这是一种典型的LED构造，不同类型的LED可能有一些差异。
例如，有的LED器件可能具有多个PN结构和不同的材料组合，以实现不同波长的发光。
此外，还有一些高端LED器件可能会应用反射层、透镜、精确的光刻技术等来提高发光效果和光传输效率。
led灯泡的内部构造原理
led灯泡的内部构造原理
LED灯泡是一种基于发光二极管（LED）技术的照明装置。
它的内部构造原理可以分为以下几个部分：
1. LED芯片：LED灯泡的核心部件是LED芯片，它由P型半
导体和N型半导体构成，并通过电流的注入和复合来发光。
LED芯片的材料通常是镓化铟（Gallium Indium Nitride），其
根据不同的材料组成可以发出不同颜色的光。
2. 衬底：LED芯片通常被放置在一块衬底上，用于提供物理
支撑和散热。
最常用的衬底材料是金刚石（Diamond）或氧化
铝（Aluminum Oxide）。
3. 导电层：LED芯片的P型和N型半导体之间会添加导电层，用于提供电流输入和分配。
常用的导电层材料有金属如铜（Copper）或银（Silver）。
4. 封装材料：LED芯片及其导电层通常需要通过封装材料来
进行保护。
这些封装材料可以是透明的环氧树脂（Epoxy Resin），它可以保护LED芯片不受环境影响，同时也可以产
生适当的光散射效果。
5. 散热器：由于LED芯片的工作会产生一定的热量，LED灯
泡通常会在其内部设计散热器以帮助散热。
常见的散热器材料有铝（Aluminium）或铜（Copper），其主要作用是将LED芯片产生的热量迅速导出，以防止过热而影响灯泡寿命。
总之，LED灯泡的内部构造原理主要包括LED芯片、衬底、导电层、封装材料和散热器等部分。
这些部分通过协同工作，使得LED灯泡能够高效、可靠地发光。
发光二极管(LED)产品介绍_图文(精)
发光二极管(LED产品简介一LED简介•LED(Light Emitting Diode俗称发光二级体或发光二极管,它包含了可见光和不可见光。
属于光电半导体的一类,在结构上包括P极与N极,是一种依靠半导体PN 结发光的光电元件,它分为Lamp系列,Top系列,食人鱼系列,SMD系列,High Power(大功率系列…。
以Lamp来讲,它是由电子原材料(晶片,金线或铝线,支架,银胶或绝缘胶,封装材料(环氧树脂,色剂,扩散剂,以及辅助材料(模条三大材料构成。
•定义:LED就是由电子材料,封装材料,辅助材料联结而成的一个发光的闭路电子元件。
LED主要发光电子物料-晶片•晶片的构成:由金垫,P极,N极,PN结构成。
•晶片的分类:• 1.1按组成分:•二元:如GaAs(砷化镓,GaP(磷化镓等•三元:InGaN(氮化铟镓,GaAlAs(砷化镓铝,GaAsP(磷化镓砷等•四元:AlGaInP(铝钾铟磷.AlGaInAs(铝钾磷砷• 1.2按极性分:•P/N极晶片(正极性N/P极晶片(反极性双电极(蓝,绿,紫光• 1.3按发光类型分:•表面发光型: 光线大部分从晶片表面发出•五面发光型:表面,侧面都有较多的光线射出• 1.4按发光颜色分:•红,橙,黄,黄绿,纯绿,蓝绿,蓝,紫光1.5按晶片的大小尺寸分:8mil 9mil 10mil 12mil (红,橙,黄,黄绿12mil 14mil (蓝,绿,紫光晶片之结构¾晶片的结构¾四大结构P型层, N型层, 基层(Substrate与电极•电极分上电极屯下电极电极材料部分有Al及Au依P型层及N型层的位置,分为两种P型层在上, 则为正极性N型层在上, 则为反极性基层一般为GaAs, GaP,…等晶片之材质及其發光顏色晶片发光原理•晶片是由P层半导体元素,N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体。
也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态。
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。
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LED发光二极管内部结构详解
LED Lamp(led 灯)主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。
一、支架：
1）、支架的作用：用来导电和支撑
2）、支架的组成：支架由支架素材经过电镀而形成，由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。
3）、支架的种类：带杯支架做聚光型，平头支架做大角度散光型的Lamp。
A、2002杯/平头：此种支架一般做对角度、亮度要求不是很高的材料，其Pin长比其他支架要短10mm 左右。
Pin间距为2.28mm
B、2003杯/平头：一般用来做φ5以上的Lamp，外露pin长为+29mm、-27mm。
Pin间距为2.54mm。
C、2004杯/平头:用来做φ3左右的Lamp，Pin长及间距同2003支架。
D、2004LD/DD：用来做蓝、白、纯绿、紫色的Lamp，可焊双线，杯较深。
E、2006：两极均为平头型，用来做闪烁Lamp，固IC，焊多条线。
F、2009：用来做双色的Lamp，杯内可固两颗晶片，三支pin脚控制极性。
G、2009-8/3009：用来做三色的Lamp，杯内可固三颗晶片，四支pin脚。
二、银胶
银胶的作用：固定晶片和导电的作用。
银胶的主要成份：银粉占75-80%、EPOXY（环氧树脂）占10-15%、添加剂占5-10%。
银胶的使用：冷藏，使用前需解冻并充分搅拌均匀，因银胶放置长时间后，银粉会沉淀，如不搅拌均匀将会影响银胶的使用性能。
三、晶片（Chip）：
发光二极管和LED芯片的结构组成
1）、晶片的作用：晶片是LED Lamp的主要组成物料，是发光的半导体材料。
2）、晶片的组成：晶片是采用磷化镓（GaP）、镓铝砷（GaAlAs）或砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等材料组成，其内部结构具有单向导电性。
3）、晶片的结构：
焊单线正极性（P/N结构）晶片，双线晶片。
晶片的尺寸单位：mil
晶片的焊垫一般为金垫或铝垫。
其焊垫形状有圆形、方形、十字形等。
4）、晶片的发光颜色：
晶片的发光颜色取决于波长，常见可见光的分类大致为：暗红色（700nm）、深红色（640-660nm）、红色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、$（580-595nm）、黄绿色（565-575nm）、纯绿色（500-540nm）、蓝色（450-480nm）、紫色(380-430nm)。
白光和粉红光是一种光的混合效果。
最常见的是由蓝光+$荧光粉和蓝光+红色荧光粉混合而成。
5）、晶片的主要技术参数：
A、晶片的伏安特性图：
B、顺向电压（VF）：施加在晶片两端，使晶片正向导通的电压。
此电压与晶片本身和测试电流存在相应的关系。
VF过大，会使晶片被击穿。
C、顺向电流（IF）：晶片在施加一定电压后，所产生的正向导通电流。
IF的大小，与顺向电压的大小有关。
晶片的工作电流在10-20mA左右。
D、逆向电压（VR）：施加在晶片上的反向电压。
E、逆向电流（IR）：是指晶片在施加反向电压后，所产生的一个漏电流。
此电流越小越好。
因为电流大了容易造成晶片被反向击穿。
F、亮度（IV）：指光源的明亮程度。
单位换算：1cd=1000mcd
G、波长：反映晶片的发光颜色。
不同波长的晶片其发光颜色也就不同。
单位：nm
H、光：是电磁波的一种。
波长在0.1mm-10nm之电磁波称为光。
光可分为：波长大于0.1mm称为电波；760nm-0.1nm叫红外光;380nm-760nm叫可见光; 10nm-380nm叫紫外光；波长小于10nm的是X线光。
四、金线：
金线的作用：连接晶片PAD（焊垫）与支架，并使其能够导通。
金线的纯度为99.99%Au；延伸率为2-6%，金线的尺寸有：0.9mil、1.0mil、1.1mil等。
五、环氧树脂：
环氧树脂的作用：保护Lamp的内部结构，可稍微改变Lamp的发光颜色，亮度及角度；使Lamp成形。
封装树脂包括：A胶（主剂）、B胶（硬化剂）、DP（扩散剂）、CP（着色剂）四部份组成。
其主要成分为环氧树脂（Epoxy Resin）、酸酐类（酸无水物 Anhydride）、高光扩散性填料（Light diffusion）及热安定性染料（dye）
六、模条：
模条是Lamp成形的模具，一般有圆形、方形、塔形等。
支架植得深浅是由模条的卡点高低所决定。
模条需存放在干净及室温以下的环境中，否则会影响产品外观不良。