led灯珠基本知识_常用led灯珠

led灯珠是能够将电直接转换成光的固体半导体装置。led灯珠的心脏是半导体的晶片，晶片的一端安装在一个支架上，一端负极，另一端连接到电源的正极，晶片整体用环氧树脂密封。半导体晶片由两个部分组成，一部分是P型半导体，其中空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这里主要是电子。但是，当这两个半导体连接在一起时，在它们之间形成p？形成N结。当电流通过导线作用于该晶片时，电子被推到p区域，而在p区域中电子与空穴复合，以光子的形式发射能量发光二极管，这是发光的原理。光的波长，即光的脸0，p？由形成N结的材料决定。

led灯珠的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间？有被称为n结的过渡层。在一些半导体材料的pN结中，当注入的少数载波与多个载波复合时，多余的能量以光的形式释放，电能直接转换成光能。如果在pN接合上加入反向电压，少数载流子难以注入，因此不发光。使用这样的注入式电致发光原理制作的LED被称为led灯珠。这在正方向动作时（即两端正向电压，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体从紫外线到红外线发出不同的脸0的光线，光的强弱与电流有关。

最初led灯珠被用作仪表的指示光源，之后，各种光0的led灯珠被广泛应用于交通信号灯和大面积显示器，产生了经济效果和社会效果。以12英寸的红色0交通信号为例，美国原本采用寿命长、光效率低的140瓦白炽灯泡作为光源，产生了2000流明白光。经过红色0滤镜后，光损失了90%，只剩下200流明的红光。另一方面，在新设计的灯中，Lumileds公司采用18个红0LED光源，通过消耗包含电路损耗的14瓦的电力，能够产生同样的光效率。汽车信号灯也是led灯珠光源应用的重要领域。

在一般照明中，更需要白色0的光源。1998年白光的led灯珠开发成功。该led灯珠是将GaN芯片和钇铝石榴石YAG打包后的。GaN芯片蓝光（λp=465nm，Wd=30nm）通过高温烧结制作的含Ce3+YAG磷光体被该蓝光激发，发出黄色0光，峰值550nm。蓝光led灯珠基板是混合了YAG的树脂薄层，约200？安装在杯反射室上以覆盖500nm。led灯珠从基板发出的蓝色光的部分被荧光体吸收，另一方的蓝色光与从荧光体发出的黄光混合而得到白光。这里，对于InGaN/YAG白0LED，通过使YAG磷光体的化学组成变化，调整磷光体层的厚度，能够得到0温度3500~1000K的各0白光。通过这种蓝光led灯珠获得白光的方法是结构简单、成本低、技术成熟度高，所以使用得最多。

上世纪60年代，科学技术人员利用半导体pN接合发光的原理，在led灯珠中进行了开发。当时开发的led灯珠材料是GaASP，其发光面部0是红色0。经过近30年的发展，现在广为人知的led灯珠可以发出红、橙、黄、绿、蓝等很多0光。但是，照明所需要的白光led灯珠近年来终于发展起来了，现在理解了白光led灯珠。

1.可见光的光谱与led灯珠白光的关系。在众所周之，可见光谱的波长范围为380nm？760nm，红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、蓝色、紫色是人类眼睛能感受到的70光，这7种脸0的光分别是一种单0光。例如led灯珠发的红光的峰值波长是565nm。可见光的光谱中没有白0光。白光不是单0光，而是像太阳光是从7种单0光合成的白0光那样，从多个单0光合成的复合光，彩色0电视的白0光也是从3根0红、绿、蓝合成的。由此可知，为了将led灯珠导出到白光，该光谱特性应该包含整个可见光谱范围。但是，在当前的处理条件下，制造这样的性能的led灯珠是不可能的。根据可见光的研究，在人类看来白光需要至少两个光的混合，即两个波长的发光（蓝0光+黄0光）或三个波长的发光（蓝0光+绿0光+红0光）的模式。上述两种模式中的白光都需要蓝色0光，所以摄取蓝色0光是现在各大厂商追赶的“蓝光技术”的制造白光的关键技术。

2.白光led灯珠的过程结构和白色0光源。对于一般照明，在过程结构上，白光led灯珠通常以两种方法形成，第一种是使用“蓝色技术”与荧光体配合形成白光。第二种是多个单一的零光混合方法。两种方法白光设备的生成都成功。第一方法产生白光码片蓝光GaM。λp＝465nm，YAG钇铝石榴石与荧光体一起封装，在荧光体被蓝色光激发后发出黄色0光，结果蓝色光和黄光混合形成白光。第二方法使用不同的0光芯片封装，并通过混合每个0光来产生白光。

3.白光led灯珠照明新光源的应用前景。为了说明白光led灯珠的特征，来看看现在使用的照明光源的状况吧。白炽灯泡和卤素钨灯，其光效应为12？24流明/瓦。荧光灯和HID灯的光效应是50？120流明/瓦。对白光led灯珠：1998年白光发光二极管的光效应只有5流明/瓦，1999年达到15流明/瓦，这个指标接近普通家用白炽灯泡，2000年白光led灯珠的光效应达到25流明/瓦，这个指标接近卤素钨灯。到2005年led灯珠的光效率达到50流明/瓦，预计2015年led灯珠的光效率将达到150～200流明/瓦。此时白光led灯珠的工作电流达到安培电平。由此可知，可以开发白光led灯珠作家用照明光源的现实。

一般照明用的白炽灯泡和卤素钨灯虽然便宜，但是光效率低（灯管的热效果被浪费），寿命短，维护工作量大，但是如果以白光led灯珠为照明，不仅光效率高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上）基本上不需要维护。现在德国Hella公司正在利用白光led灯珠开发飞机读书灯。在澳大利亚首都堪培拉的街道上，作为路灯的照明白光led灯珠被使用。我国的城市交通管理灯白光led灯珠也取代了初期的交通秩序指示灯。预计在不久的将来，白光led灯珠代替现有照明进入家庭。