灯珠发光原理.ppt

1、LED灯珠发光原理,Jim 2014年7月29日,目录,1 LED芯片材料2 LED芯片的工作原理3 LED芯片特性4 灯珠工作原理5 灯珠分类,LED是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。半导体是什么 导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。,1 LED芯片的材料,不锈钢卷,铜线,半导体是什么 绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体：另有一类物质的导电特性处于导体 和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷 化镓和一些硫化物、氧化物等。,1 LED芯片的材料,

2、锗矿,单晶硅,橡胶轮胎,1 LED芯片的材料,半导体的特性热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。光敏性：当受到光照时，导电能力明显。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变。(二极管）,1 LED芯片的材料,半导体的特性 本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。,锗 硅 晶体结构,1 LED芯片的材料,半导体的特性 硅和锗，它们的最外层电子形成共价键。使得外层电子数为8，达到一个较稳定的结构。,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力

3、很弱。,得到能量时，价电子形成自由电子，留下空穴,1 LED芯片的材料,半导体的掺杂性 在本征半导体中掺入某些微量的杂质（某种元素），就会使半导体的导电性能发生显著变化。,磷原子失去一个电子变为正离子,一、N 型半导体,磷原子的最外层有五个价电子，多出一个电子，成为自由电子，这样磷原子就成了带正电的离子。磷原子给出电子，称为施主原子。,1 LED芯片的材料,硼原子得到一个电子变为负离子,二、P 型半导体 硼原子的最外层有三个价电子，与相邻 的半导体原子形成共价键时，产生一个 空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补， 使得硼原子成为带负电的离子。 硼原子接受电子，所以称为受主原子。,1 LED芯片

4、的材料,杂质半导体示意图,空穴,自由电子,2 LED芯片的工作原理,P型半导体,N型半导体,一、由于PN两种半导体内部空穴、电子浓度的差异，发生扩散运动。空穴与电子在接触面复合，形成空间电荷区（耗尽层），并产生了一个内电场。,耗尽层,2 LED芯片的工作原理,P型半导体,N型半导体,二、在内电场的作用下，空穴和电子做漂移运动，与扩散运动相反，当两者抵消时，达到动态平衡。 PN结内总电流=0，PN结宽度一定，这就是半导体未工作时的状态。,耗尽层,漂移运动,扩散运动,2 LED芯片的工作原理,三、静态PN型半导体的形成,阻碍扩散运动,粒子浓度差,扩散运动,形成空间电荷区,形成内电场,漂移运动,动态

5、平衡,PN 结,2 LED芯片的工作原理,四、PN型半导体的发光原理。当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。 光的波长=1240/Eg,禁带越窄，波长越长。,2 LED芯片的工作原理,五、PN型半导体的单向导通性。 PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。,2 LED芯片的工作原理,五、PN型半导体的单向导通性。 PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。,3 LED芯片的特性,一、电特性,(1)正向特性 死区(也叫不导通区)，用 Ur表示，一般硅二极管约0.5V，

6、锗二极管约0.1V 导通区一般硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.2V （2）反向特性 反向截止区 反向击穿区,3 LED芯片的特性,二、结构特性,上图是一个用蓝宝石基板制作的LED芯片的结构图,1 LED芯片材料2 LED芯片的工作原理3 LED芯片特性4 灯珠工作原理5 灯珠分类,LED分类,LED按照发光颜色分类 红光 黄光 绿光 蓝光 白光,红光 橙光 绿光 蓝光 统称为色光，主要应用在指示或装饰方面 白光又可细分为暖白 中性白 冷白。 白光是我们照明行业主要用到的光源。,4灯珠发光原理,4灯珠发光原理,三基色加法原则 （白光=红+绿+蓝）,配色原则：,4灯珠发光原理,白光实现方式： 1、单芯片,4灯珠发光原理,白光实现方式：2、双芯片 黄、蓝芯片一起封装 3、多芯片 红、绿、蓝芯片封装,封装生产流程：,固晶,焊线,压出成型,切割PCB,分光,帶裝,包裝,入库,4灯珠发光原理：,环绕黄色荧光粉的 环氧树脂,白光,注：灯珠的色温与荧光粉的涂抹分量和成分有关！,直插：5草帽头、子弹头、食人鱼贴片（以外形尺寸定义的）：3020、3528、5060（5050）大功率：CREECOB(集成封装）,5.LED规格类型（常用）,多面封装：灯丝，透明基板（另有远程发光）,5.LED规格类型（常用）,成功，有赖于我们的共同努力！,