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1、LED介绍、应用及发展前景,By：曾忠祥,LED技术概论,内容提要,LED的概念解析LED的发光原理LED的历史LED的优点LED的应用LED的结构LED的产品分类LED的产业链LED的发展趋势,1.LED的概念,LED英文单词的缩写，主要含义：LED=Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED是通过半导体PN结把电能转化成光的。,直插LED-通常称Lamp,SMD LED-通常称SMD,2.LED的发光原理,发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡
2、层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。当LED处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。,3.LED的发展历史,LED的发展历史,1907 年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。二十年代晚期Bernhard Gudden 和
3、Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。1936 年,George Destiau 出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光”这个术语。二十世纪50 年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60 年代面世。据说在早期的试验中，LED 需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用LED 仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷
4、化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。到70 年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LED 采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED 高效。但在70 年代末，它能发出纯绿色的光。80 年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED 的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20 世纪90 年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。第一个有历史意义的蓝光LED 也出现在90 年代早期，再一次利用金钢砂早期的半导体光源的障碍物。
5、依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED 一样光源暗淡。90 年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。超亮度蓝光蕊片是白光LED 的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。在LED 市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。随着人类在LED超亮度的领域的技术进步，LED在消费电子的运用也越来越广泛。踏入二十一世纪，LED技术日趋成熟，各些列产品亮度得到大幅提升，LED白光和有色些列更是广泛推广于家用照明、景观照明、工业照明等各个领域。,4.LE
6、D的优点,一、体积小LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。二、耗电量低LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管瓦），电光功率转换接近30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%。三、使用寿命长有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。四、高亮度、低热量LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。五、环保LED是
7、由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源六、坚固耐用LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。七、反应速度快LED的响应时间为纳秒级，更适合用于讯号，交通等领域。八、可控性强LED的颜色调配方便，可适应各种颜色需求。,LED优点,LED的优点,LED的优点,LED的优点,5.1 LED照明应用,5.2 LED显示应用,6.LED的结构,发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LE
8、D的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着 LED灯株在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极。主要功能性构件：晶片（核心）-金线（连接）-胶水（固定、连接、保护）-支架（架构）-荧光粉（白光）,7.1 LED的分类,按发光颜色：可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光、白光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。按外观胶体颜色：可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射等。按发光管出光面特征：分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径：分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。按发光强度角分布图来分有三类：（1）
9、高指向性。半值角为520或更小。（2）标准型。其半值角为2045。（3）大角度。按发光二极管的结构：分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。按发光强度和工作电流分：有普通亮度的LED、高亮LED、大功率LED,7.2 LED的分类,数码管(Display),大功率(High Power Led),贴片(SMD),食人鱼(P4),普通LED(P2),8.LED 产业链,LED设备，原材料：MOCVD，激光划片机，检测设备上游：材料生长，结构设计；亮度，波长，正向电压，可靠性；外延片2”中游：芯片制备；正向电压，出光，可靠性；芯片：下游：封装；出光效率，正向电压，可靠性
10、，散热；LED lamp,SMT,high power，数码管等应用产品：灯具，工程；出光效率，散热，美学设计，建筑，文化等；装饰照明，路灯，LCD背光，车灯，太阳灯，普通照明，特种照明,9.1照明行业发展趋势,在全球健康，环保，能源危机极大的压力下，促使每个国家开始积极推广和使用节能照明产品，LED（发光半导体）照明由于符合低碳，绿色和环保的社会发展的重要需求和发展途径，正以更快的速度拓展其应用范围，已经成为当今照明发展的最大的趋势。,白炽灯,节能灯,金卤灯,LED照明产品,9.2 各国LED产业政策,LED是未来的新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域日本：“二十一世纪光计
11、划”，“二十一世纪光计划”，日本通过改革环保积分制度促进LED灯泡普及日本经济产业省2009年度包括2683亿1000万日元信息政策相关预算在内的第2次补充预算案，于2010年1月28日获准通过。其中，含有许多LED照明产业相关扶持预算。韩国：“氮化镓半导体开发计划”韩国在二OOO年制定了“氮化镓半导体开发计划”，成立了光产业振兴会；2011年5月，韩国知识经济部在经济政策调整会议中表示，为促进LED产业融合技术开发，未来5年内将编列总额3000亿韩元(约2.79亿美元)的预算支持，并筹备推动LED产业再跃进的支持策略。,9.2 各国LED产业政策,欧盟：“彩虹计划”推动高密度光碟市场增长欧盟
12、从二OOO年七月，实施了“彩虹计划”，在此基础上，于二OO四年七月又启动了“固态照明研究项目”，成立了“欧洲光电产业联盟”美国：多项国家支持的推动计划美国在二OO一年启动的“下一代照明计划（NGLI）”。美国“半导体照明国家研究项目”由美国能源部制定，计划用10年时间，耗资5亿美元开发半导体照明，参加者包括13个国家重点实验室、公司和大学。实施该计划的目的是为了使美国在未来照明光源市场竞争中，领先于日本、欧洲及韩国等竞争者。计划的时间节点是，2002年20 lm/W，2007年75 lm/W，2012年150 lm/W。奥地利：按企业改装LED照明系统功率给予补助去年，奥地利政府通过“2011
13、年环境促进计划”，鼓励企业改装LED照明系统和节能动力系统，鼓励企业和个人对商用建筑和私人住宅进行热能改造。,9.3 各国LED产业政策,中国政府在二OO三年六月十七日正式启动了“国家半导体照明工程”。2006年10月,中国科技部启动“十一五”半导体照明工程“863”计划，对半导体照明产业以更大的支持。2008年，发改委联合发布了高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法，规定高效照明产品以供货价格的30%-50%的补贴标准进行间接补贴。同年，科技部“十城万盏”LED路灯示范计划正式实施，以加快LED产品的示范推广。2009年12月，世界气候大会在丹麦首都哥本哈根召开，温家宝总理代表中国政府庄严
14、承诺到2020年前中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%45%；2010年3月10日下午3时在人民大会堂三楼金色大厅举行记者会，由全国人大环境与资源保护委员会主任委员汪光焘、国家发展和改革委员会副主任解振华、环境保护部副部长张力军就节能减排和应对气候变化问题答记者问：安排中央预算内的投资333亿元，中央财政资金500亿左右，支持实施重点节能减排工程；强化目标责任考核。开展对各省2009年和今年目标完成情况的评价考核，实行问责制。“十二五”产业技术创新规划LED重点涉及技术开发。2011年11月4日发改委发布中国逐步淘汰白炽灯路线图2011年11月4日上午，国家发展改革委、商务部
15、、海关总署、国家工商总局、国家质检总局联合印发了关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告。公告决定从2012年10月1日起，按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯。,9.4 绿色照明（低碳环保照明）,随着地球环境的日益恶化，每个人越来越注重自身的健康，特别是环境因素对人体健康的影响。照明光源的频闪、紫外线辐射、电磁波辐射、热辐射和眩光等因素造成的光污染已经到了影响人类健康且不能被忽视的地步。而LED作为无频闪、无紫外线辐射、无电磁波辐射、较低热辐射等特性，加上应用光扩散技术消除眩光，使之成为真正的健康光源。LED产业 和新能源产业都是二十一世纪的朝阳产业。必定以迅猛的势头发展壮大并得以普及。,Tank you！,The end,
