毕业设计)led照明灯的设计制作

毕业设计)led照明灯的设计制作内容摘要：

11 LED 发光原理图 为了获得高的发光效率，需要保证以下几点：无辐射复合的寿命要长于辐射复合的寿命，为此需要提高少子的密度；要使晶体中的缺陷密度尽可能少而使注入的载流子密度高，一般是把带隙宽度小的发光层夹到禁带宽度大的层内，制成异质结结构，如图 12 所示。 电子科技大学成都学院本科毕业设计 论文 2 理论和实践证明，光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度 Eg 有关，即 1240/ Eg?? （ nm） ，式中 Eg 的单位为电子伏特（ eV），若能产生可见光（波长在 380nm 紫光～ 780nm 红光），半导体材料的 Eg 应在 ～ 之间。 目前已开发出发射红外、红、黄、绿及蓝光的发光二管，其中蓝光二极管是近来人们研究的重点，它具有输入功率大、发光亮度高、易于转换得到白光等优点，是大功率发光二极管的主要代表。 LED 的优点 LED 是一种新型的光源，目前广泛用于指示性照明和特种照明市场上，随着性能的不断提高，正向通用照明光源的方向发展。 与传统人工照明光源相比，LED 照明光源具有很多优点，其发展潜力非常巨大： A 发光效率高：基于特别的材料构成，在电子转 移的过程中， LED 释放的能量主要集中在可见光范围内，不像钨丝灯发出的电磁能很多集中在红外线区，令人感觉到非常热。 也就是说，理论上 LED 几乎能把所有的电能都转化为光能，而白炽灯的可见光效率仅为 1020%。 现在商品化的 LED 的发光效率已超过 35流明每瓦，这几乎是钨丝灯泡的两倍。 B 光线质量高：由于光谱中几乎没有紫外线和红外线，故没有辐射，产生的热量很小， LED 属于典型的绿色照明光源。 C 光色纯：与白炽灯全频段光谱不同，典型的 LED 光谱狭窄，发出的光线很纯。 D LED 光源颜色丰富：既有白色的 LED，也有发各种 单色光的 LED，而且颜色饱和度高，在需要色光的场合，不再需要用滤色片来进行滤光，有利于节约电能。 E 能耗小：单体 LED 的功率一般在 ，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。 F 寿命长：目前光通量衰减到 70%的标称寿命为 10 万小时，远远高于白炽灯的 1500 小时和荧光灯的 1 万小时。 G 可靠耐用：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废的可能性很小，维护费用极为低廉。 H 应用灵活：体积小，可平面封装，易开发成轻薄短小产品，目前封装后 LED的厚度可小于 1mm，易于做成点、线、面等各种形式 的具体应用产品。 I 绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯含有汞等有害成分。 LED 的发展与分类 最早应用半导体 PN 结发光原理制成的 LED 光源问世于 20 世纪 60 年代初。 当时所用的材料是 GaAsP，发红光（ λ p=650nm），在驱动电流为 20 毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约 lm/W。 70 年代中期，引入元素 In 和 N，使 LED 产生了绿光（ λ p=555nm）、黄光（ λ p=590nm）和橙光（ λ p=610nm），光效也提高到 1 lm/W。 到 80 年代初，出现了 GaAlAs 的 LED光源，使得红色 LED 的光效达到 10lm/W。 进入 20 世纪 90 年代，随着氮化物LED 的发明， LED 的发光效率有了质的飞跃，而组成白光的重要原色蓝光，也 1 引 言 3 在 1992 年由日本著名 LED 企业日亚化学的中村修二发明 [7]。 这样整个可见光波谱内的单色 LED 已经完整，能够满足各种单色发光的应用场所。 A．发光颜色 从出光颜色上可分成红色、橙色、绿色 (又细分黄绿、标准绿和纯绿 )、蓝光、白光等。 B．按发光强度分 按发光强度分有普通亮度的 LED(发光强度 100mcd)，高亮度 LED(发光强度 l00mcd)，发光强 度在 10000mcd 以上的称超高亮度发光二极管。 C．按发光管出光面特征分 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 φ 2mm,φ ,φ 5mm,φ 8mm,φ 10mm 及 φ20mm 等。 人们通常把 φ 3mm 的 LED 记作 T1，把 φ 5mm 的记作 T1(3/4)。 D．按发光强度角来分 从发光强度角分布图来分有三种：高指向型，标准型和散射型。 高指向型一般为尖头形环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂，半强度角为 50200或更小，具有很高的指向性，可作局部 照明光源用；标准型的半强度角为 200450，通常作指示灯用；而散射型的半强度角为 450900 或更大，散射剂的量较大。 LED 照明现状及发展趋势 LED 的研制起始于上世纪六十年代，随着技术的进步，其出光颜色的种类、芯片尺寸、发光效率、输入功率和封装结构等都有了很大的飞跃。 最初， LED的发光量很小，主要采用支架式封装，应用于电子电气、自动化系统、家用电气和交通运输工具等上面作指示性照明。 进入 90 年代，随着 LED 制造材料的革新、工艺的改进和生产规模的提高， AlGaInP 等超高亮度 LED 逐渐进入市场 并占据重要地位。 1998 年，蓝色和白光 LED 研制成功， LED 照明进入了实施阶段。 此后国内外科研机构对高亮度 LED 器件中存在的散热、光衰和显色指数的控制等重大问题进行了深入的研究，获得了很大的进步，其发光效率迅速提高，高亮度LED 显示出在照明领域的巨大潜力。 大功率 LED 的研发计划 如上所述， LED 照明光源具有非常多的优点，特别是自 1998 年白光 LED 发明后，人们认识到了大功率白光 LED 在普通照明领域的巨大发展潜力，纷纷加大研究投入，从而掀起了了一场新的产业革命 —— 照明革命，其标志是半导体灯逐步 替代白炽灯和荧光灯。 科学界预测，到 2020 年，光电子产业的产值将达到电子产业产值水平； 2020 年至 2020 年，光电子产业可能会取代传统电子产业，成为 21 世纪最大的产业，并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。 因此各国纷纷制定了相应的扶持发展半导体照明的计划：日本于 1998 年在世界率先开展 “ 21 世纪照明 ” 计划，旨在通过使用长寿命、更薄更轻的 GaN 高效蓝光和紫外 LED，使得照明的能量效率提高到传统荧光灯的两倍，减少 CO2 的产生，并在 2020 年完成用 LED 替代 50%的传统照明光源的目标 [9]。 整个计划的财 政预算为 60 亿日元。 从 19982020 年，耗资 50 亿日元的第一期目标已经完成。 现在，日本正在实施第二期计划，计划到 2020 年将 LED 的发光效率提高。