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什麼是LED?

紀念品-什麼是LED?
        LED(Light Emitting Diode),髮光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化爲光。LED的心髒是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導體,在它裡麵空穴佔主導地位,另一端是N型半導體,在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候,它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用於這個晶片的時候,電子就會被推向P區,在P區裡電子跟空穴複合,然後就會以光子的形式髮出能量,這就是LED髮光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的材料決定的。
  50年前人們已經了解半導體材料可産生光線的基本知識,第一個商用二極管産生於1960年。LED是英文light emitting diode(髮光二極管)的縮冩,它的基本結構是一塊電緻髮光的半導體材料,置於一個有引線的架子上,然後四週用環氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用,所以LED的抗震性能好。
  髮光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片,在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層,稱爲p-n結。在某些半導體材料的PN結中,注入的少數載流子與多數載流子複合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉換爲光能。PN結加反向電壓,少數載流子難以注入,故不髮光。這種利用注入式電緻髮光原理製作的二極管叫髮光二極管,通稱LED。 當它處於正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽極流向陰極時,半導體晶體就髮出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關。
  最初LED用作儀器儀表的指示光源,後來各種光色的LED在交通信號燈和大麵積顯示屏中得到了廣泛應用,産生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈爲例,在美國本來是採用長壽命,低光效的140瓦白熾燈作爲光源,它産生2000流明的白光。經紅色濾光片後,光損失90%,隻剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds公司採用了18個紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可産生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。
  對於一般照明而言,人們更需要白色的光源。1998年髮白光的LED開髮成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成。GaN芯片髮藍光(λp=465nm,Wd=30nm),高溫燒結製成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激髮後髮出黃色光射,峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹脂薄層,約200-500nm。 LED基片髮出的藍光部分被熒光粉吸收,另一部分藍光與熒光粉髮出的黃光混合,可以得到得白光。現在,對於InGaN/YAG白色LED,通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法,構造簡單、成本低廉、技術成熟度高,因此運用最多。
  上個世紀60年代,科技工作者利用半導體PN結髮光的原理,研製成了什麼是LED?
LED(Light Emitting Diode),髮光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化爲光。LED的心髒是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導體,在它裡麵空穴佔主導地位,另一端是N型半導體,在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候,它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用於這個晶片的時候,電子就會被推向P區,在P區裡電子跟空穴複合,然後就會以光子的形式髮出能量,這就是LED髮光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的材料決定的。
  50年前人們已經了解半導體材料可産生光線的基本知識,第一個商用二極管産生於1960年。LED是英文light emitting diode(髮光二極管)的縮冩,它的基本結構是一塊電緻髮光的半導體材料,置於一個有引線的架子上,然後四週用環氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用,所以LED的抗震性能好。
  髮光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片,在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層,稱爲p-n結。在某些半導體材料的PN結中,注入的少數載流子與多數載流子複合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉換爲光能。PN結加反向電壓,少數載流子難以注入,故不髮光。這種利用注入式電緻髮光原理製作的二極管叫髮光二極管,通稱LED。 當它處於正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽極流向陰極時,半導體晶體就髮出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流有關。
  最初LED用作儀器儀表的指示光源,後來各種光色的LED在交通信號燈和大麵積顯示屏中得到了廣泛應用,産生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈爲例,在美國本來是採用長壽命,低光效的140瓦白熾燈作爲光源,它産生2000流明的白光。經紅色濾光片後,光損失90%,隻剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds公司採用了18個紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可産生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。
  對於一般照明而言,人們更需要白色的光源。1998年髮白光的LED開髮成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成。GaN芯片髮藍光(λp=465nm,Wd=30nm),高溫燒結製成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激髮後髮出黃色光射,峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹脂薄層,約200-500nm。 LED基片髮出的藍光部分被熒光粉吸收,另一部分藍光與熒光粉髮出的黃光混合,可以得到得白光。現在,對於InGaN/YAG白色LED,通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法,構造簡單、成本低廉、技術成熟度高,因此運用最多。
  上個世紀60年代,科技工作者利用半導體PN結髮光的原理,研製成了LED髮光二極管。當時研製的LED,所用的材料是GaASP,其髮光顏色爲紅色。經過近30年的髮展,現在大家十分熟悉的LED,已能髮出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光LED僅在近年才髮展起來。


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