led光源的应用现状及目前存在的问题.docx

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led光源的应用现状及目前存在的问题

LED光源的应用现状及目前存在的问题

摘要

现如今，随着社会的不断发展与进步，社会发展的需求标准也在不断的提高，对于影响社会发展的至关重要的因素—能源的要求，也就更加的苛刻了，所以能源节俭就成了当今社会人们面临的非常重要的问题。

社会照明所占用的能源消耗在社会总能源消耗中的比例也是相当的一部分，由此可见能够很好的做好照明方面的能源节俭是特别重要的。

LED光源作为新世纪科技的产物，将使得社会照明进入一个崭新的时代，同时也将解决能源消耗的问题。

但是同传统的光源相比，LED光源也存在着一些还没有解决的问题，如应用价格与传统光源相比较高，其发光效率与传统光源也有一定的差距等，但是随着社会技术的不断进步，LED光源最终将会进入通用照明市场，其势必成为社会的主导光源，带领我们进入一个全新的照明时代。

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