文档介绍：半导体照明产业基础知识
第一章 LED照明基础知识 3
1、半导体照明的概念 3
2、LED基本发光原理 3
3、LED光源的特点 4
4、LED的优点 4
5、LED发展历史 5
6、LED显示屏常用术语解释 6
7、LED极限参数的意义 14
8、LED的分类 14
9、LED的适用范围和各类应用 17
10、LED产业链分布 18
11、LED发展现状 19
12、LED发展趋势 19
总结:LED照明设计 20
第二章 LED衬底材料的基本知识 21
1、LED衬底的概念和作用 21
2、LED衬底材料的种类 21
3、LED衬底选择的原则 24
4、LED衬底的工艺流程 24
第三章 LED外延片基础知识 26
1、LED外延生长的概念和原理 26
2、LED外延片衬底材料选择特点 26
3、LED外延片衬底材料种类 27
4、LED外延片生长工艺 29
第四章 LED芯片基础知识 33
1、LED芯片的概念 33
2、LED芯片的组成元素 33
3、LED芯片的分类 33
4、LED芯片特性表(详见下表介绍) 36
5、LED芯片的工艺流程 36
第五章 LED封装基本知识 45
1、LED封装的概念 45
2、LED封装的分类 46
3、LED封装工艺流程 49
4、LED封装器件的性能 53
5、提高LED发光效率的技术 54
第六章白光LED的基础知识 57
1、白光LED的概念 57
2、白光LED发光原理 57
3、白光LED技术指标 59
4、白光LED技术难点 59
5、大功率白光LED的封装技术研究 60
第七章 LED应用的基础知识 67
1、信息显示 67
2、交通信号灯 71
3、汽车用灯 72
4、LED背光源 74
5、半导体照明 77
第一章 LED照明基础知识
1、半导体照明的概念
又名LED照明。
LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。
2、LED基本发光原理
LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生P、N架构。因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的模式释放出能量。
假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数µm以内产生。
理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即
λ≈1240/Eg(mm)
式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),~。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。
它所发出的光的波长(决定颜色),是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料,在这些材料在常温下电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,所以硅和锗二极管不能发光。但在极低温的特定温度下则会发光,必须在特殊角度下才可发现,而该发光的亮度不明显。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。
发展初期,采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步,各种颜色的发光二极管,现今皆可制造。电流从
LED 阳极流向阴极时,调节电流,便可调节光的强度。如右图所示。图1:LED发光原理图
不同颜色的LED,所使用的不同的元素
图 2:LED颜色和元素对应图
3、LED光源的特点
1)电压: led使用低压电源,供电电压在6-24v之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所