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课 程 论 文 学号： 姓名： 班级：LED的特点及问题LED作为第四代照明光源， 具有节能环保、寿命长、光效高、色彩丰富、抗震、耐用、安全可靠、响应快、智能控制等一系列优点，一经发明便受到人们的追捧。随着当今节能减排绿色环保的呼声日渐高涨， 在智能家居、物联网、智能照明等新技术不断涌现的形势下,LED行业已成为21世纪最具发展前景的高新技术产业之一。1907年， 英国电子工程师朗德（ Ｈ.Ｊ．Ｒｏｕｎｄ）在马可尼（Ｍａｒｃｏｎｉ）公司工作期间发现SIC晶体加上电压时,发出黄光,从而揭开了人类发现使用半导体电致发光的序幕。1955年,Wolf 发现GaP的发光现象,引起科学界的重视,1968年美国Ｍｏｎｓａｎｔｏ公司和HP公司推出了红光LED，这一时期的LED产品，由化合物半导体材料ＧａＡｓＰ制成，可以激发红光，但发光效率低，不能激发重要的基色光蓝光，所以，市场应用性不强，主要为信号指示灯使用。1993年，日本日亚化学公司中村修二研制出超高亮度GaN蓝光LED,从此整个各色可见光都已被制造出来，从而开启了LED照明时代。由于LED具有节能环保、寿命长、光效高、色彩丰富等一系列优点，LED成为继白炽灯、荧光灯、HID 之后又一革命性的新型光源。LED已在景观照明、交通信号、路灯、背光屏、显示屏、各种指示显示中得到广泛应用， 在通用照明领域的应用也己启动， 并在近几年呈现出爆发式增长态势。随着全球各地的白炽灯禁令陆续实行，LED照明渗透率不断提升。下面介绍LED的各种特性，特点及存在的问题。一、LED发光原理LED（Ｌｉｇｈｔ－ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）也即发光二极管，是一种电能转化为光能的器件，这种器件是采用PN结实现能量的转化.其构成见图1,包括：衬底基板、P区、N区、激活层、正极、负极等。。在PN结上,通过施加正向导通电压，实现电子的转移，电子由N区转向P区，在这两个区交界的地方,空穴与电子之间会发生复合， 在复合过程中就会在LED中发射出光子。半导体的这种发光现象称为注入式电致发光,这样的一个PN结二极管就是LED。电子与空穴之间的能带间隙越大，越能产生高能量的光子,光子的能量对应相应的光的颜色，例如,在光的频谱中，蓝光和紫光所具有的能量较大,而橙光和红光所具有的能量较少，不同的材料具有不相同的能带间隙,进而可以产生不同颜色的光，这就是LED的发光原理。二、LED的电学特性(1)I一V特性I-V特性是表征LED芯片PN结性能的主要参数。LED的卜V特性具有非线性和单向导电性,即外加正偏压表现为低电阻,反之为高电阻。如图2所示。 图2 I一V特性向死区(图ob段)a点对于V为开启电压,当VVa,外加电场尚未克服少数载流子扩散而形成势垒电场,此时电阻R很大;开启电压对于不同LED其值不同,GaAS为IV,红色GaAsP为1.2V,GaP为1.5V,GaN为2.5V。②正向工作区:工作电流IF与外加电压呈指数关系：式中为反向饱和电流。在V0时,V的正向工作区,IF随VF指数上升 ③反向死区:VO时PN结加反向偏压V=一VR时,反向漏电流IR(V=一5V)时,GaP为OV,GaN为10uA。④反向击穿区:VVR,VR称为反向击穿电压。与VR对应的电流IR为反向漏电流。当反向偏压一直增加到使V一VR时,IR将突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。(2)C一V特性C一V特性呈二次函数关系,如图3所示。曲线是由IMHz交流信号用C一V特性测试仪测得。 图3C一V特性(3)响应时间响应时间是指输入正向电流后LED开始发光(上升)和熄灭(衰减)的时间。响应时间用于表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。LED的上升时间随着电流的增大近似地按指数规律衰减。直接跃迁的材料(如GaAsPx)的响应时间仅为几纳秒,而间接跃迁材料(如GaP)的响应时间则是1O0ns。三、LED的光学特性发光强度LED有红外(非可见)与可见光两个系列,前者可用辐射度来度量其光学特性,后者可用光度学来量度其光学特性。LED的光强用于表征它在某个方向上的发光强弱,由于LED在不同的空间角度上光强相差很多,随之而来人们研究了LED的光强分布特性。LED采用的是圆柱形、圆球型封装,由于凸透镜的作用,故都具有很强的指向性,其中发现方向上的光强最大,其与水平面的交角为90。当偏离正法向方向不同的角度时,光强也随之变化。发光峰值波长及其光谱分布LED所发的光并非单一波长,无论用什么材料制成的LED,其光谱分布曲线都有一个相对光强度最强处(光输出最大),与之相对应有一个波长,此波长叫做峰值波长,用场表示。只有单色光才有峰值波长。光通量光通量F是表征LED总光输出的辐射能量,它标志器件的性能优劣。F为LED向各个方向发光的能量之和