1、多学时电子技术专题报告时间：2013 春季学期 班级： 学号： 姓名：第 1 页 共 5 页LED原理及其应用摘要：发光二极管 （即：Light-Emitting Diode，简称 LED）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在 1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现而续渐发展至被用作照明。关键词：LED；原理；显示 一、发展历史1955年，美国无线电公司的鲁宾布朗石泰首次发现了砷化镓（GaAs）及其他半导体合金的红外放射作
2、用。1962 年，通用电气公司的尼克何伦亚克开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。1993年，日本日亚化学工业工作的中村修二成功把氮渗入，造出了基于宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和铟氮化镓（InGaN） 、具有商业应用价值的蓝光 LED。有了蓝光 LED后，白光 LED也导随即面世，之后 LED便朝增加光度的方向发展，当时一般的LED工作功率都小于 30至 60mW（毫瓦） 。1999 年输入功率达 1W（瓦）的 LED商品化。这些 LED都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而半导体芯片都是被固定在金属片上，以助散热。2002年，在市场上开始有 5W的 LED的出现 ，而其效率大约
3、是每 W18至 22流明。 2003年九月，Cree, Inc.公司展示了其新款的蓝光 LED，在 20mW下效率达 35%。他们亦制造了一款达 65 lm/W（流明每瓦）的白光 LED商品，这是当时市场上最亮的白 光 LED。2005 年他们展示了一款白光 LED原型，在 350mW下，创下了每瓦 70 lm 的记录性效率。2009年 2月，日本 LED厂商日亚化工发表了效率高达 249 lm/W的 LED，此仍实验室数据，但也已经是目前最高发光效率的 LED了。2010 年 2月、Philips Lumileds 造一白色 LED在受控的实验室环境内，以标准测试条件及以 350mA电流推动
4、下得出 208lm/W，但由于该公司无透露当时的偏压电压，所未能得知其功率。2011年 3月、佛山 Vclab.org造出一种新型结构的 LED，融合了半导体致冷与普通二极管的特性，新结构为 N-PN-P，新结构使得发光二极管的发热量明显降低，功率不变，但寿命大幅增长二、LED 发光原理发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，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。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从 p极（阳极）流向 n极（负极） ，而相反方向则不能。两种不同的载流子：电洞和多学时电子技术专题报告时间：2013 春季学期
5、班级： 学号： 姓名：第 2 页 共 5 页电子在不同的电极电压作用下从电极流向 p、n 架构。当电洞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。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电洞的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，而是把能量转化为热能，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，因此能量会以光子形式释放，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的
6、光能量。三、LED 在显示领域的应用1. LED显示屏原理结构单多学时电子技术专题报告时间：2013 春季学期 班级： 学号： 姓名：第 3 页 共 5 页元显 示 面 板 结 构 图LED 显 示 屏 通 常 由 主 控 制 器 、 扫 描 板 、 显 示 控 制 单 元 和 LED 显 示 屏 体 组 成 ， 主 控 制器从计算机显示卡获取一屏各像素的各色亮度数据，然后分配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制 LED显示屏上的若干行（列），而每一行（列）上的 LED 显示信号则用串行方式通过本行的各个显示控制单元级联传输，每个显示控制单元直接面向 LED显示屏体。主控制器所作的工作，是把计算
7、机显示是配卡的信号转换成 LED显示屏所需要的数据和控制信号格式。显示控制单运的作用，和图像显示屏的情况类似，一般由带有灰度级控制功能 的移位寄存器锁存器构成。只是视频 LED显示屏的规模往往更大，所以应该使用集成规模更大的集成电路。 扫描扳所起的作用正所谓承上启下，一方面它接受主控制器的视频信号，另一方面把属于本级数据传送给自己的各个显示控制单元，同时还要把不属于本级的数据向下一个级联的扫描扳传输 4。视频信号和 LED 显示数据，在空间、时间、顺序等各方面的差别，都需要有扫描板来协调。 2 . LED显示屏市场前景1大屏幕显示 大屏幕显示是超高亮度 LED 应用的另一巨大市场，包括：图形、
8、文字、数字的单色、双色和全色显示。在表 2 中列出了 LED 显示的各种用途。传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等；无源显示一般采用翻牌的方法。表 3 列出了几种显示的性能比较。LED 显示曾一多学时电子技术专题报告时间：2013 春季学期 班级： 学号： 姓名：第 4 页 共 5 页直受到 LED 本身性能和颜色的限制。如今，超高亮度 AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaN LED 已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色，可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。LED 显示屏可按像素尺寸装配成各种结构，小像素直径一般小于 5mm，单色显示的每个像素用一个 T-1(3/4
9、)的 LED灯，双色显示的每个像素为双色的 T-1(3/4)的 LED 灯，全色显示则需要 3 个 T-1 红、绿、蓝色灯，或者装配一个多芯片的 T-1(3/4)的 LED 灯作为一个像素。大像素则是通过把许多 T-1(3/4)红、绿、蓝色 LED 灯组合在一起构成的。用 InGaN(480nm)蓝、InGaN(515nm)绿和 ALGaAS(637nm)红 LED灯作为 LED 显示的三基色，可以提供逼真的全色性能，而且具有较大的颜色范围包括：蓝绿、绿红等，与国际电视系统委员会(NTSC) 规定的电视颜色范围基本相符。 2液晶显示(LCD)的背照明 在液晶显示中至少有 10%采用有源光作为背
10、照明，光源可使 LCD 显示屏的黑暗的环境下易读，全色 LCD 显示也需要光源。LCD 背照明所需的光源主要有：白炽灯泡、场致发光、冷阴极荧光、LED 等，它们被列于表 4 进行比较，其中 LED 在 LCD 背照明中最有竞争力，新型的超高亮度AlGaInP、AlGaAs、InGaN LED 可以提供高效率的发光和宽范围的颜色。 3室外全彩系列 led显示屏产品特点： 适用性强：山木显示专门对室外各种环境进行了研究，并将成果应用于设计系统，使得其产品在室外各种恶劣环境下的适应性和可靠性都得到了显著提高；色彩丰富：由三基色（红、绿、蓝）显示单元箱体组成，红、绿、蓝 256 级灰度构成 16777
11、216 种颜色，使电子屏实现显示色彩丰富、高饱和度、高解析度、显示频率高的动态图像；适用范围：政府广场、休闲广场、繁华商贸中心、广告信息发布牌、商业街、火车站等LED 显示屏采用了低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远、防水、规格品种多等优点，可以满足各种不同应用场景的需求，发展前景非常广阔，被公认为最具增长潜力也是发展最快的的 LED 应用市场。此外，已架设的大型 LED 显示屏幕每 10年将历经一次换机潮，随着人们生活水平的提高，户外 LED 显示屏将逐渐应用于各个行业。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。 参考文献: 1. LED 制造技术与应用( 第 2 版) 陈元灯 (作者, 编者电子工业出版2. 田民波等平板显示器技术发展M北京：科学出版社， ;3 . http:/www.my- . http:/ 春季学期 班级： 学号： 姓名：第 5 页 共 5 页5.LED 制造技术与应用 作者：陈元灯，陈宇 编著 电子工业出版社出版
