LED基本知识介绍.ppt
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1、2022/12/28ChongQingJiaoTong University第一篇第一篇电子新技术电子新技术&新产品新产品 LEDLED 石墨石墨石墨石墨烯烯烯烯 开关开关开关开关电电电电源源源源2022/12/28ChongQingJiaoTong University第一章第一章第一章第一章 LEDLED概念概念LEDLED(LighyLighyEmittingEmittingDiodeDiode),又称发光二极管,),又称发光二极管,),又称发光二极管,),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上它们利用固体半导体芯片作
2、为发光材料,当两端加上它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光能量而引起光子发射产生可见光能量而引起光子发射产生可见光能量而引起光子发射产生可见光。2022/12/28ChongQingJiaoTong University照明发展历程照明发展历程18021802年年年年:英国科学家就揭示了白炽现象英国科学家就揭示了白炽现象英国科学家就揭示了白炽现象英国科学家就揭示了白炽现象;1
3、8791879年年年年:托马斯托马斯托马斯托马斯.爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡;19311931年年年年:成功研制高压汞灯;成功研制高压汞灯;成功研制高压汞灯;成功研制高压汞灯;19361936年年年年:荧光灯问世,引入了荧光灯;荧光灯问世,引入了荧光灯;荧光灯问世,引入了荧光灯;荧光灯问世,引入了荧光灯;19491949年年年年:白炽灯采用了柔白涂层技术;白炽灯采用了柔白涂层技术;白炽灯采用了柔白涂层技术;白炽灯采用了柔白涂层技术;19581958年年年年:引入了卤钨灯;引入了
4、卤钨灯;引入了卤钨灯;引入了卤钨灯;19621962年年年年:发明了高压钠灯;发明了高压钠灯;发明了高压钠灯;发明了高压钠灯;19741974年年年年:引入了节能型荧光灯;引入了节能型荧光灯;引入了节能型荧光灯;引入了节能型荧光灯;19751975年年年年:引入了冷光杯,之后引入了小功率金卤灯;引入了冷光杯,之后引入了小功率金卤灯;引入了冷光杯,之后引入了小功率金卤灯;引入了冷光杯,之后引入了小功率金卤灯;19871987年年年年:引入了引入了引入了引入了40W40W节能灯,之后引入高效节能灯;节能灯,之后引入高效节能灯;节能灯,之后引入高效节能灯;节能灯,之后引入高效节能灯;19941994
5、年年年年:发明了无极荧光灯;发明了无极荧光灯;发明了无极荧光灯;发明了无极荧光灯;目前目前目前目前:发光二极管(发光二极管(发光二极管(发光二极管(LEDLED)2022/12/28ChongQingJiaoTong University第一章第一章第一章第一章 LEDLED发展史简介发展史简介 19651965年,全球第一款商用化年,全球第一款商用化年,全球第一款商用化年,全球第一款商用化LEDLED诞生(发光材料诞生(发光材料诞生(发光材料诞生(发光材料GaAsPGaAsP),),),),最初只能发出红光;最初只能发出红光;最初只能发出红光;最初只能发出红光;19681968年,因为半导体
6、工艺进步,发年,因为半导体工艺进步,发年,因为半导体工艺进步,发年,因为半导体工艺进步,发光效率提高,而且出现了橙光、黄光的光效率提高,而且出现了橙光、黄光的光效率提高,而且出现了橙光、黄光的光效率提高,而且出现了橙光、黄光的LEDLED;19711971年,年,年,年,绿光绿光绿光绿光LEDLED出现;到出现;到出现;到出现;到19941994年蓝光年蓝光年蓝光年蓝光LEDLED出现(出现(出现(出现(GaNGaN材料)材料)材料)材料);其中,;其中,;其中,;其中,LEDLED的发光效率一直在提高的发光效率一直在提高的发光效率一直在提高的发光效率一直在提高。2022/12/28Chong
7、QingJiaoTong University第一章第一章第一章第一章 LEDLED发展史简介发展史简介 6060年代年代年代年代-90-90年代中期,由于能发出有色光的特点,年代中期,由于能发出有色光的特点,年代中期,由于能发出有色光的特点,年代中期,由于能发出有色光的特点,LEDLED都被都被都被都被用作信号指示用,而没有用于照明领域;用作信号指示用,而没有用于照明领域;用作信号指示用,而没有用于照明领域;用作信号指示用,而没有用于照明领域;9090年代后期,日本年代后期,日本年代后期,日本年代后期,日本研制出通过蓝光激发研制出通过蓝光激发研制出通过蓝光激发研制出通过蓝光激发YAGYAG荧
8、光粉产生白光的荧光粉产生白光的荧光粉产生白光的荧光粉产生白光的LEDLED,这,这,这,这具有划时代的意义,从此具有划时代的意义,从此具有划时代的意义,从此具有划时代的意义,从此LEDLED就可用来当作光源使用,就可用来当作光源使用,就可用来当作光源使用,就可用来当作光源使用,即用来作照明,即用来作照明,即用来作照明,即用来作照明,LEDLED照明也称为半导体照明。直到如照明也称为半导体照明。直到如照明也称为半导体照明。直到如照明也称为半导体照明。直到如今,特别是近今,特别是近今,特别是近今,特别是近2 2,3 3年,年,年,年,白光白光白光白光LEDLED发展十分迅速,普及发展十分迅速,普及
9、发展十分迅速,普及发展十分迅速,普及可量产的白光可量产的白光可量产的白光可量产的白光LEDLED,其发光效率早就超过传统的白炽,其发光效率早就超过传统的白炽,其发光效率早就超过传统的白炽,其发光效率早就超过传统的白炽灯,目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧灯,目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧灯,目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧灯,目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧光灯的光灯的光灯的光灯的LEDLED产品产品产品产品。2022/12/28ChongQingJiaoTong University直插式直插式直插式直插式LEDLED灯(灯(灯(灯(LEDLampLE
10、DLamp)食人鱼食人鱼食人鱼食人鱼LEdLEd(PiranhaLEDPiranhaLED)贴片式贴片式贴片式贴片式小功率小功率小功率小功率LEDLED:额定工作电流:额定工作电流:额定工作电流:额定工作电流If If100mA100mA(单芯片)(单芯片)(单芯片)(单芯片)大功率大功率大功率大功率LEDLED:大功率:大功率:大功率:大功率LEDLED:额定工作电流:额定工作电流:额定工作电流:额定工作电流If100mAIf100mA(单芯片(单芯片(单芯片(单芯片)PCBLEDPCBLEDTopViewLEDTopViewLEDSideViewSideViewLEDLED1 1按安装方式
11、分按安装方式分按安装方式分按安装方式分LEDLED的基本类型的基本类型的基本类型的基本类型2 2按功率大小分按功率大小分按功率大小分按功率大小分2022/12/28ChongQingJiaoTong University3 3、按发光颜色分、按发光颜色分、按发光颜色分、按发光颜色分单色光单色光单色光单色光LEDLED2022/12/28ChongQingJiaoTong University暖白光:暖白光:暖白光:暖白光:Tc3500KTc3500K正白光:正白光:正白光:正白光:3500K3500KTc5700KTc5700K冷白光:冷白光:冷白光:冷白光:TcTc5700K5700KRGW
12、BCM双色双色双色双色LEDLED:任意两种单色光的组合:任意两种单色光的组合:任意两种单色光的组合:任意两种单色光的组合全彩全彩全彩全彩LEDLED:红绿蓝(:红绿蓝(:红绿蓝(:红绿蓝(RGBRGB)三原色的组合)三原色的组合)三原色的组合)三原色的组合白光白光白光白光LEDLED2022/12/28ChongQingJiaoTong University芯片集成芯片集成芯片集成芯片集成COBCOB模组模组模组模组4 4、按芯片组合数量分、按芯片组合数量分、按芯片组合数量分、按芯片组合数量分单芯单芯单芯单芯LEDLED多芯多芯多芯多芯LEDLED2022/12/28ChongQingJia
13、oTong University第一章第一章第一章第一章 LEDLEDLEDLED发光的原理发光的原理发光的原理发光的原理发光二极管主要由发光二极管主要由发光二极管主要由发光二极管主要由PNPN结芯片、电极和光学系统组成。结芯片、电极和光学系统组成。结芯片、电极和光学系统组成。结芯片、电极和光学系统组成。其发光体其发光体其发光体其发光体晶片的面积为晶片的面积为晶片的面积为晶片的面积为10-12mil10-12mil(1mil=0.02541mil=0.0254平平平平方毫米)方毫米)方毫米)方毫米)。其发光过程包括三部分:其发光过程包括三部分:其发光过程包括三部分:其发光过程包括三部分:正向偏
14、压下的载流子注入、正向偏压下的载流子注入、正向偏压下的载流子注入、正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输复合辐射和光能传输复合辐射和光能传输复合辐射和光能传输。原理:原理:原理:原理:微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴
15、消失的同带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫
16、色光携颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光色的光色的光色的光。2022/12/28ChongQingJiaoTong University第一章第一章第一章第一章 LEDLEDLEDLED发光的原理发光的原理发光的原
17、理发光的原理LEDLED是包含一个是包含一个是包含一个是包含一个PNPN结组成的电子元件。核心部件就结组成的电子元件。核心部件就结组成的电子元件。核心部件就结组成的电子元件。核心部件就是包含这个是包含这个是包含这个是包含这个PNPN结的芯片(结的芯片(结的芯片(结的芯片(chipchip)。芯片决定了这个)。芯片决定了这个)。芯片决定了这个)。芯片决定了这个LEDLED的光电性能。当有足够的电压加到的光电性能。当有足够的电压加到的光电性能。当有足够的电压加到的光电性能。当有足够的电压加到PNPN结两端时(结两端时(结两端时(结两端时(P P型材料接正极,型材料接正极,型材料接正极,型材料接正极
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