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1、LED產(chǎn)業(yè)概述(2011)36頁(yè)LED(LightEmittingDiode),發(fā)光二極管,是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在一個(gè)支架上,一端是負(fù)極,另一端連接電源的正極,使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導(dǎo)體,在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體,在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子就會(huì)被推向P區(qū),在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會(huì)以光子的形
2、式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色,是由形成P-N結(jié)的材料決定的。LED的分類1.按發(fā)光管發(fā)光顏色分按發(fā)光管發(fā)光顏色分,可分成紅色、橙色、綠色(又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠)、藍(lán)光等。另外,有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無(wú)色,上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無(wú)色透明、有色散射和無(wú)色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。2.按發(fā)光管出光面特征分按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈
3、按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國(guó)外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作T-1;把φ5mm的記作T-1(3/4);把φ4.4mm的記作T-1(1/4)。由半值角大小可以估計(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)分有三類:(1)高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝,或是帶金屬反射腔封裝,且不加散射劑。半值角為5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或與光檢出器聯(lián)用以組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。(2)標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用,其半值角為20°~45
4、°。(3)散射型。這是視角較大的指示燈,半值角為45°~90°或更大,散射劑的量較大。3.按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。4.按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的LED(發(fā)光強(qiáng)度100mcd);把發(fā)光強(qiáng)度在10~100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA,而低電流LED的工作電流在2mA以下(亮度與普通發(fā)光管相同)。除上述分類方法外,還有按芯片材料分類及按功能分類
5、的方法。LED的色彩與工藝: 制造LED的材料不同,可以產(chǎn)生具有不同能量的光子,借此可以控制LED所發(fā)出光的波長(zhǎng),也就是光譜或顏色。歷史上第一個(gè)LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga),其正向PN結(jié)壓降(VF,可以理解為點(diǎn)亮或工作電壓)為1.424V,發(fā)出的光線為紅外光譜。另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga),其正向PN結(jié)壓降為2.261V,發(fā)出的光線為綠光?;谶@兩種材料,早期LED工業(yè)運(yùn)用GaAs1-xPx材枓結(jié)構(gòu),理論上可以生產(chǎn)從紅外光一直到綠光范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的LED,下標(biāo)X代表磷元素取代砷元素的百分比
6、。一般通過(guò)PN結(jié)壓降可以確定LED的波長(zhǎng)顏色。其中典型的有GaAs0.6P0.4的紅光LED,GaAs0.35P0.65的橙光LED,GaAs0.14P0.86的黃光LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三種元素,所以俗稱這些LED為三元素發(fā)光管。而GaN(氮化鎵)的藍(lán)光LED、GaP的綠光LED和GaAs紅外光LED,被稱為二元素發(fā)光管。而目前最新的工藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca)、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED,可以涵蓋所有可見(jiàn)光以及部份紫外光的光譜范圍。發(fā)光強(qiáng)度:發(fā)光強(qiáng)度
7、的衡量單位有照度單位(勒克司Lux)、光通量單位(流明Lumen)、發(fā)光強(qiáng)度單位(燭光 Candlepower)1CD(燭光)指完全輻射的物體,在白金凝固點(diǎn)溫度下,每六十分之一平方厘米面積的發(fā)光強(qiáng)度。(以前指直徑為2.2厘米,質(zhì)量為75.5克的鯨油燭,每小時(shí)燃燒7.78克,火焰高度為4.5厘米,沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度)1L(流明)指1CD燭光照射在距離為1厘米,面積為1平方厘米的平面上的光通量。1Lux(勒克司)指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度。一般主動(dòng)發(fā)光體采用發(fā)光強(qiáng)度單位燭光CD,如白熾燈、LED等;反
8、射或穿透型的物體采用光通量單位流明L,如LCD投影機(jī)等;而照度單位勒克司Lux,一般用于攝影等領(lǐng)域。三種衡量單位在數(shù)值上是等效的,但需要從不同的角度去理解。比如:如果說(shuō)一部LCD投影機(jī)的亮度(光通量)為1600流明,其投影到全反射屏幕的尺寸為60英寸(1平方米),則其照度為1600勒克司,假設(shè)其出光口距光源1厘米,出光口面積為1平