led光源的应用现状及目前存在的问题Word格式.docx

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LED光源的发光效率高，使用寿命长，因此其应用前景非常可观，但是比起其它光源，它的应用成本还是非常高的，要想在社会上得以普遍的应用还需要一定的时间。

本文对目前LED光源的应用现状做了详细的介绍，而且就目前LED光源能否在社会上得到普遍应用做了分析。

LED作为新的、最有潜力的光源，越来越引起人们的重视。

LED从早期仅仅作为一只普通的指示小灯，用在像电视机，录音机等家电上，到今天被广泛地用作户外显示、交通信号、汽车尾灯和景观照明，以及正在开始的路灯照明和大尺寸LCD背光光源，经历了差不多20-30年的时间，其发展之迅速是有目共睹的。

本文将针对LED的近期发展状况进行简单的描述，重点将LED作为照明光源在价格、性能和性价比与传统光源进行对比，并对LED光源如何进入通用照明市场进行分析和阐述。

关键词：

LED光源；

光源特性；

应用现状；

应用问题

Abstract

Nowadays,withthecontinuousdevelopmentandprogressofsociety,thedemandofthesocialdevelopmentstandardsarecontinuallyimproved,factoriscrucialtotheinfluenceofsocialdevelopmentoftheenergyrequirements,willbemoredemanding,sotheenergysavinghasbecomepeoplefacingsocietytodayisnotveryimportantproblem.Sociallightingoccupiedbytheenergyconsumptioninthetotalsocialenergyconsumptionratioisanimportantpartof,socanbeverygoodtodolightingenergysavingisparticularlyimportant.LEDlightsourceasaresultofscienceandtechnologyinthenewcentury,willmakethesociallightingintoanewera,butalsosolvetheproblemofenergyconsumption.Butwiththetraditionallightsource,LEDlightsourcealsohassomeunsolvedproblems,suchastheapplicationofpriceandthetraditionalsourcesarerelativelyhigh,thereisacertaingap,theluminousefficiencyandthetraditionallightsource,butwiththedevelopmentofsocietyandtechnology,LEDlightsourcewilleventuallyenterthegenerallightingmarket,itisboundtobecomethedominantthelightsourceofthesociety,toleadusintoaneweraoflighting.

LEDlightsourcewithhighluminousefficiency,longservicelife,soitsapplicationprospectisveryconsiderable,butcomparedtootherlightsources,theapplicationcostitisstillveryhigh,tobewidelyusedinthesocietystillneedssometime.ThispaperintroducedindetailthepresentapplicationstatusofLEDlightsource,andtheLEDlightsourcecanbewidelyappliedtodotheanalysisinthesociety.

LEDasalightsourcehasthepotentialofthenew,,peoplepaymoreandmoreattention.LEDfromtheearlyonlyasacommonindicatorlights,inTV,taperecordersandotherappliances,todayarewidelyusedasoutdoordisplay,trafficsignals,automotivetaillightsandlandscapelighting,andlightingarebeginningandlargesizeLCDbacklightsource,hasexperiencednearly20-30years,itsdevelopmentquicklyisbeobvioustopeople.ThispaperwillbrieflydescribetherecentdevelopmentsituationofLED,thefocusonLEDasalightsourceiscomparedintheprice,performanceandpricewiththetraditionallightsource,andtheLEDlightsourcetoenterthegenerallightingmarketanalysisandexposition.

Keyword:

LEDlightsource；

Sourcecharacteristics；

Applicationstatusm；

Applicationproblem

第1章LED的机理及特性

1.1LED的发光机理

LED是Light-EmittingDiode的英文缩写，中文名叫发光二极管，是一种固态的半导体发光元件，其实质性结构是半导体P-N结，在半导体P-N结通以正向电流时注入少数载流子，少数载流子发光复合就是发光二极管的发光机理。

发光二极管的发光机理可以用P-N结的能带结构来做解释。

制作发光二极管的半导体材料是重掺杂的，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P-N结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合；

而当给P-N结加以正向电压时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因此势垒高度降低，势垒区宽度变窄，破坏了P-N结的动态平衡，产生少数载流子的电子注入。

空穴从P区注入N区，同样电子从N区注入到P区，注入的少数载流子将同该区的多数载流子复合，不断的将多余的能量以光的形式辐射出去，所发出光的颜色是由形成P-N结的材料决定。

因此，发光二极管也即利用注入式电致发光原理制作的二极管，如图1.1所示。

图1.1P-N结内电流流向

Fig1.1P-Njunctioncurrent

1.2LED的特性

LED光源有着传统光源无法比拟的优点，那是因为LED特有的性质。

（1）光谱特性。

PN结辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg，由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光，不同材料的LED发光光谱如图1.2所示。

发光二极管所发出的光虽然不是纯单色光，但是它的谱线宽度都比其它光源所发出光的谱线窄。

例如，砷化镓发光二极管的谱线宽度只有25nm时，可以认为是单色光。

图1.2LED发光光谱分布

Fig1.2LEDlightspectraldistribution

（2）伏安特性。

LED伏安特性与P—N结伏安特性相同，如图1.3所示，包括正向死区、工作区、反向死区和击穿区。

图1.3LED伏安特性

Fig1.3LEDvolt-amperecharacteristic

当外加正向电压小于开启电压时，克服不了势垒电场，P-N结呈现较大的电阻，正向电流很小。

发光二极管的开启电压随所用材料的不同而不同，当外加电压超过开启电压时，克服了势垒电场，使正向电流迅速增大，注入的空穴和电子大量复合而发光。

（3）LED光强度、光通量与电流的关系特性。

LED属于电流控制型半导体器件，其发光亮度L与正向电流I近似成正比，即

（式1-1）

式中K为比例系数。

因此可以通过调节流过LED的电流来控制LED的亮度。

（4）LED的温度特性。

一般来讲，LED发光电流、发光效率、光输出量都与温度有重要的关系，图1.4是LED发光电流与温度的关系曲线，在偏置电压不变的情况下，P-N结温度升高到一定程度后，电流将变小，发光亮度也减弱。

图1.5是蓝光、绿光和白光LED的光输出量和P-N结温度的关系曲线。

从图中可以看到LED出光量会随温度的升高而下降。

另外LED温度的升高还会增加功耗，并且大大降低LED的有效寿命，因此做好LED背光模组的散热设计是重要的。

与P-N结温度密切相关的因素主要有：

环境温度、电流强度、LED内外的散热材料。

图1.4LED发光电流与温度的关系曲线

Fig1.4RelationshipbetweenLEDemissioncurrentandtemperature

图1.5LED光输出量与温度的关系曲线

Fig1.5RelationshipbetweenLEDlightoutputandtemperature

（5）LED的时间响应特性。

LED的时间响应特性是指LED随电信号变化启亮和熄灭的延迟特性，由响应时间来描述。

响应时间包括上升时间和下降时间，上升时间是从接通电源使LED的发光亮度达到正常的90％所经历的时间；

下降时间取决于载流子寿命，与流过管子的电流的大小无关。

不同种类的LED的响应时间是不同的，即使是同类的LED，其响应时间也有差别，最短的仅有几个ns。

1.3LED的分类

若按发光管的发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色、蓝色等，另外，有的发光二极管中包含两种或三种颜色的芯片。

根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂，上述各种颜色的