白光LED过去今天与未来.doc

开展本课题的意义及工作内容:LED是一种符合绿色照明要求的光源,是一种效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明产品;但目前其功率不高学习发光二极管的发光原理分类及特点,联系LED光效的过去及现状,展望其未来白光LED的过去今天与未来摘要:本文主要对LED的发光原理、白光LED的制造方式以及高效率白光LED的开发和技术进展进行了介绍,并联系LED光效的过去及现状,展望其未来。…………………………………………………………………………………、分类及特点……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………17引言近年来,全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出,人们迫切希望应用节能环保的新技术,半导体照明就是具备这种魅力的新技术。半导体照明以寿命长、节能、绿色环保等显著优点,目前已被广泛应用于工业设备、仪器仪表、交通信号灯、汽车、背光源以及各种照明等方面。上世纪90年代以来,随着氮化镓为代表的第三代半导体的兴起,以及白色LED的研究成功,使实现半导体白光LED照明成为可能[1]。白光LED是LED用于照明的市场基础,白光LED的开发成功预示着人类照明光源一次新的变革。自1988年开发成功白光LED以来,发光效率已从当初的51m/W不断提高,1999年达151m/W,2000年达251m/W,2005年达70lm/W,预计2006年底将达到90lm/W,而有报道称在2007年将完成150lm/W产品的开发。比原来的预计无论从时间上还是光效上都大大的超前。由于白光LED光效的迅速提高,加之它体积小、耐振动、响应速度快、方向性好、寿命长达数万小时,光色接近白炽灯的光色,可低压驱动,无汞和铅的污染,将发展成为可用来替代白炽灯、荧光灯的主要绿色光源。本文主要介绍了提高白光LED光效率取得的技术进展。1发光二极管的简介及发展现状半导体发光二极管是常用电子元件二极管中的一种类型。发光二极管又叫光发射二极管(LightEmittingDiode,简称为LED)[2],是一种可将电能变为光能的一种器件,属于固态光源。世界上于1960年前后制成GaP发光二极管,于1970年后开始进入市场,当时的LED以红色为主,由于光效率较低,光通量很小,因此只能在电器设备和仪器仪表上作为指示灯使用。随着管芯材料、结构、封装技术和驱动电路技术的不断进步,LED光色种类的增加,发光效率和光能量的提高,目前LED已在科研和生产领域得到了广泛的应用,产业建设快速发展,市场应用数量增长迅猛。尤其是高光效、高亮度的白色LED的开发成功,使得LED在照明领域的应用成为可能。人们普遍认为,LED在不久的将来将部分代替传统的白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯,成为一种新型的照明光源,那将是一场照明领域的革命。2半导体发光二极管的发光原理、,根据发光的机理主要可分为热辐射光源、气体放电光源和场致发光光源等几大类。目前广泛应用的是以白炽灯为代表热辐射光源和以荧光灯为代表的气体放电光源,而场致发光则是一种正在发展中的新型面光源。场致发光又称为电致发光,根据发光原理的区别,场致发光有本征场致发光和注入式场致发光之分,半导体发光二极管的发光为注入式场致发光,是一种固体在电场作用下直接发光的一种现象。半导体发光二极管发光原理:发光二极管是由Ⅲ~Ⅳ簇化合物,如GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结,因此它具有一般PN结的I-U特性,即正向导通,反向截止,击穿特性;此外存一定的条件下,它还具有发光特性。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的,热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子,P区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制,在常态下,二者不能发生自然复合。当在发光二极管PN结上加正向电压时,空间电荷层变窄,载流子扩散运动大于漂移运动,致使P区的空穴注入N区,N区的电子注入P区。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方,处于高能态的电子与空穴相遇复合时会把多余的能量释放并以发光的形式表现出来,从而把电能直接转化成光能