大功率白光led

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1、大功率白光LED物理0802班朱少奇劉勇曲國(guó)良張焱韋遠(yuǎn)志萬(wàn)小波綱要大功率白光LED簡(jiǎn)介與發(fā)展前景白光LED發(fā)光機(jī)理LED外延材料簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED芯片設(shè)計(jì)大功率LED散熱設(shè)計(jì)大功率照明LED發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景(1)節(jié)能，光效迅速提高：到現(xiàn)在，產(chǎn)品的實(shí)用光效可達(dá)70～90lm／W，據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)達(dá)160lm／W，而用還有增加的趨勢(shì)，預(yù)期在未來(lái)3～5年，實(shí)用光效達(dá)劍150～200lm／W是可能的，到那時(shí)有可能成為最高效的光源。（09年文獻(xiàn)數(shù)據(jù)）(2)起動(dòng)性能好，快捷可靠，只有毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間，能達(dá)到全光通輸出。(3)調(diào)光方便，可控性強(qiáng)。(4)耐震動(dòng)，耐氣候性良好

2、，壽命長(zhǎng)。(5)不含汞，環(huán)保性能優(yōu)。(6)LED在一定光束角內(nèi)定向輻射，用于射燈、筒燈等燈具時(shí)，有利于提高下射光通比。(7)用于景觀、裝飾、廣告、信號(hào)等場(chǎng)合，有多種彩色光LED，加上良好的啟動(dòng)和調(diào)光性能，容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，以達(dá)到多彩、動(dòng)態(tài)變化，在商業(yè)性、娛樂(lè)性場(chǎng)所極具渲染性。(8)體積小，質(zhì)量輕，無(wú)紫外輻射和紅外輻射。應(yīng)用：夜景照明，汽車市場(chǎng)，交通燈市場(chǎng)，專用普通照明，安全照明，特種照明，專用照明燈等。LED照明的優(yōu)勢(shì)商用的LED燈泡采用螺桿式底座設(shè)計(jì)，可以直接用來(lái)替換傳統(tǒng)的白熾燈泡，不需要改變現(xiàn)有燈頭和線路；根據(jù)卡口尺寸和燈泡大小劃分為E26和E17型，

3、4W的LED燈泡可替換25W白熾燈泡，6W的LED燈泡可替換40W白熾燈泡。美國(guó)、日本等國(guó)家和臺(tái)灣地區(qū)對(duì)LED照明效益進(jìn)行了預(yù)測(cè)，美國(guó)55％的白熾燈及55％的日光燈若被LED照明取代，每年可節(jié)省350億美元電費(fèi)，減少7.5億噸二氧化碳排放量。日本100％的白熾燈替換成LED（日本已經(jīng)禁止使用白熾燈），每年可節(jié)省10億公升以上的原油消耗。臺(tái)灣地區(qū)100％的白熾燈及25％的日光燈被白光LED取代，每年可節(jié)省110億度電。隨著白熾燈在各國(guó)的相繼禁用，熒光燈對(duì)白熾燈的替代、LED照明對(duì)白熾燈和熒光燈的替代將會(huì)是同步進(jìn)行的。我認(rèn)為，LED燈具替代傳統(tǒng)燈具將首先在商業(yè)和

4、工業(yè)領(lǐng)域開始，得到良好的示范作用后，再逐步普及至家用照明領(lǐng)域。白光LED照明增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)簡(jiǎn)單：就是較低的能耗導(dǎo)致低得多的電費(fèi)。LED照明前景LED發(fā)光原理：LED發(fā)光二極管不但具有一般PN結(jié)的電學(xué)特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。LED加正向電壓后，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光，如右圖所示。就能源源不斷地從相對(duì)的方向?qū)⒋罅康亩鄶?shù)空穴載流子與大量的多數(shù)電子載流子分別注入PN結(jié)，大量的空穴．電子載流子在PN結(jié)中復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形

5、式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入載流子的電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當(dāng)電流從LED陽(yáng)極(P區(qū))流向陰極(N區(qū))時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的顏色與LED的晶體材料種類有關(guān)，光的強(qiáng)弱與電流強(qiáng)度有關(guān)。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料LED及顏色鋁砷化鎵（AlGaAs)紅色及紅外線碳化硅（SiC）（襯底）藍(lán)色鋁磷化鎵（AlGaP)綠色硅（Si）（襯底）藍(lán)色（開發(fā)中）磷化銦鎵鋁（AlGaInP)高亮橘紅色、橙色、黃色、綠色藍(lán)寶石（Al2O3）（襯底）藍(lán)色磷砷化鎵（GaAsP)紅色、橘紅色、黃色硒化鋅（ZnSe）藍(lán)色磷化鎵（

6、GaP）紅色、黃色、綠色鉆石（C）（襯底）紫外線氮化鎵（GaN）綠色、翠綠色、藍(lán)色氮化鋁（AlN）、鋁氮化鎵（AlGaN）遠(yuǎn)、近紫外線銦氮化鎵（InGaN）近紫外線、藍(lán)綠色、藍(lán)色白光LED的獲取方式：1、多芯片組合方式，即光色混合成白光LED2、單一芯片熒光轉(zhuǎn)換的白光3、單一芯片非熒光轉(zhuǎn)換的白光LED4、量子阱白光LED第3種：利用ZnSe產(chǎn)生白光的技術(shù)，在ZnSe單晶基板上形成CdZnSe薄膜，通電后使薄膜發(fā)出藍(lán)光，同時(shí)部分藍(lán)光照射到基板上而發(fā)出黃光，最后藍(lán)光黃光混合后形成白光。優(yōu)點(diǎn)：操作電壓2.7V，低于GaN的3.5V缺點(diǎn)：發(fā)光效率僅8lm/W，壽命只

7、有8000h多芯片白光LED：光色混合型白光LED是指多芯片（n≥2）組合復(fù)合成的白光LED器件。優(yōu)點(diǎn)：能量損耗少、發(fā)光效率高；顯色性便于調(diào)節(jié)和改善，可以獲得高顯色指數(shù)缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)復(fù)雜、電路控制困難、成本較高熒光體轉(zhuǎn)換白光LED：將一半塊半導(dǎo)體芯片與熒光體組合，通過(guò)熒光體將芯片發(fā)出的短波長(zhǎng)的光，部分或全部地轉(zhuǎn)換為可見光，最后復(fù)合成白光。通?？s寫為pc-LED（phosphor-converedLED）三種獲取pc-LED的方法：1、采用發(fā)射藍(lán)光的LED作為激發(fā)光源，匹配一種產(chǎn)生黃光發(fā)射的熒光體。剩余藍(lán)光+黃光復(fù)合成白光2、采用發(fā)射藍(lán)光的LED作為激發(fā)光源，匹配

8、能同時(shí)發(fā)出綠光和紅光的發(fā)光材料，或是分別發(fā)綠光和紅光