【led的发展与展望4000字（论文）】

第第页led的发展与展望目录TOC\o"1-3"\h\u246711.LED的理论概述 4300521.1LED工作原理 4154481.2LED芯片结构 5152641.3光照参数 6201702.LED的发展现状 8312223.LED的市场前景 917253结束语 1023406参考文献 11.LED的理论概述1.1LED工作原理PN结构是LED设计中最为基础性的结构，其结构主要材料是一定的半导体材质构成。通过不同的掺杂方式将PN分为两个半导体的部分，这两个部分分别为P型的半导体和N型的半导体，两个部分的结合才组成一个完整的PN结，其结的位置就是在两个半导体接触的位置。两个半导体的区分主要是根据其粒子含量所进行区分的，P区的结构因为其粒子量最低，基本处于空穴的状态所以用P来进行命名，而N去就出现相反的情况，其区内粒子的数量较高。按照运动的规划高去必定是往低区流动，则由P区其出现的空穴的浓度高于N区，所以这个时候由P去向N的方向扩散，N的高浓度区因为其浓度高则向P的方向扩散。两个粒子在一定的时候产生了汇合，随着其接触会出现复合的情况，而接触的粒子也在不断的减少，等其融合完成后就形成了空间电荷区域，也就是内建的电场，该电场的存在对两者的间的运动产生了一定的影响，一是阻止二是增强，阻止方面是指其组织了浓度相对较高的粒子的扩散；增强是指在一定程度上市低浓度的粒子产生了漂移的运动。他的出现最终是两种粒子的运动保持在一个平衡的状态，其原理如下图所示。在两区分别施加不同的电压，这样一段的运动会产生一定的运动，最终导致复合变小，具体情况如下图所示。在其正向的方式降压后，空穴复合的情况会加剧，在复合中我们将其分为两种，分别是辐射性复合和非辐射两种复合方式。LED产生的波长和实用的材质有关，不同的半导体材质所产生的带隙会存在差异，其计算的方式为： (2.1) (2.2)在公式里，其中Eg为带隙能量，h是物理学中的普朗克常数，q是载流子的总电荷量，c为光速，λ就是与之对应的光的波长。图1-1PN节能带1.2LED芯片结构在设计的时候根据其结构不同，可以将芯片分为三种，下面从这三个方面来进行了解。图1-2（a）所示为正装结构，通常蓝光LED材料，大多数以GaN基其作用可以直接对半导体的物质进行带隙作用，最终将其变为材料，其呈现出来的优点是有量好的稳定性能，而且在生产上有着成熟的技术，在使用中不容易被吸收，能在强光下工作；生产的工艺为MOVCD类的方法在衬底为蓝宝石的材质上产生外延的片状物质，组成的主要形式为N型GaN层，其结构为从下向上的结构，在这个过程中产生了多量的子阱层和P型的GaN层等。后者在某种形式上说其中存在的浓度不高，要实现电流的流动就必须要满足在其层上存在扩散层，扩散层的作用是是能够实现一定的透光率。最后经过一系列的加工形成LED的光源芯片，出光的面又有源的区域向另一端的P层运行。芯片的导电模式是横向的流通，然后经过金线将P和N两个电极连接到一起，这样就形成电气上的联通，但是这种方式其稳定的性能并不好，电极和金线的存在也降低了发光面积。（b）图显示的则为倒装的结构图，外延的生长在一定的程度上说和正装的芯片相同，可以在减少衬底厚度的情况提高其出光的比率，也可以将电极的一侧放在底部。P型和N型的两个电极连接的方式是以欧姆的焊接方式来进行，以其凸点利用最新的倒装技术进行焊接，这样使其和基板上的布线层相互连接在一起，并且避免了有线的连接方式，这种无线的方式能够避免在金线上的的设计，具有一定的而稳定性和安全性，且体积小在封装的时候能够更好密切的贴合，从而实现了封装的进度。出光的一面进行转换，由P区转向蓝宝石的一方，没有金线上的设计提升了出光的面积。出光面也不需要经过扩散层，那么可以将扩散层设计为不透光型，这样能够有效的提高其扩散的能力，并且使芯片能够在最大的程度接受电流的冲击，使其成为功率型的器件；倒装的时候再两者直接接触下更能满足工作的需求，使热量的传递的过程中能够传递更大的程度的热量。（c）图为垂直型的结构图，通过图中可以看到其结构的LEDN极和P极分别分布在LED的上下表面上。N极则出现在P的下方，这样能够减少在其出光时对其的阻挡，为了满足电流的流通和扩散在设计时必须考虑将其做大化。在工作时呈现的特征是电流所呈现的方向总是垂直流动，垂直方向的流动能够极大的改善芯片在电流上的分布情况，提升电流的流动能力和大功率的承受能够这样就避免了对大功率器件上的设计。这种结构所表现出来的性能相对较好，但是这种结构也有一定的缺点，要求芯片需为导电的材质，在生产上气工艺流程较为复杂，所以运用较少。图1-2三种LED芯片结构1.3光照参数（1）光通量：是指发光的元件在单位时间内所产生的电磁，这个电磁的能量我们将其称作为光的功率，这个功率可以用W来表示，又可以根据人的感应来划分，能被感应到的叫光通量，用Φ表示，单位流明（lm）；（2）发光效率：发光效率是指电能转换的时候所产生的能量体，可以用光通量和功率之间的比例来算，用η表示，其单位为lm/W；（3）发光强度：是指发光器在某个指定的方向，向其释放出光通量，那么这个这个方向上所发出光的强弱可以用1来代替，单位为：坎德拉（cd）（4）照度：用通俗的话说就是照射的强度，发光器照射在某件物体上的光通度，表示的符号为：E，单位为lm/m2或者勒克斯（lx）;（5）亮度：发光器在指定的方向所产生光的通量，代表的符号为：L,单位为cd/m2;（6）色温：发光器在制定的黑体温度下气发出的颜色相同，黑色的温度所代表的的是光源的颜色温度，用T表示，单位为开（K）。色温在3300K（偏黄白色）以下，如果光源呈现出暖色的光源，则中间产生的色温为3300K-5000K，这样的色调会让人呈现舒适的感觉。（7）平均寿命：在使用的时长和在使用是所能够达到最大的工作时长。

2.LED的发展现状随着我国发光二极管显示技术的稳步发展，LED显示的行业越来越多。LED显示技术在不同行业的不同需求下快速发展。LED显示技术的生产主要集中在华东和华南地区，近年来，华北地区逐步也逐步开展LED显示的生产。由于我国LED显示屏技术逐渐成熟先进、价格更加低廉，开始了LED显示屏的对外出口，仅2014年LED显示屏出口量就达到55亿。光明的市场前景促使LED显示屏不断加强技术创新。控制和使用LED显示屏有两种方式。一种方式是电脑控制LED显示屏，实时反映播放画面或传递的一些信息。另一种方式是LED显示屏不需要其他工具，而是根据自身存储一些的信息或视频进行播放，以满足客户的需求。随着信息技术的发展，LED显示屏的控制有了不同的变化。一种是无线控制LED显示屏的便捷方式，前提是播放信息或视频时需要较强的WIFI信号，避免信号中断对信息传输的影响。另一种方式是通过LED显示屏连接互联网来控制LED显示屏，但是成本高，信号接收稳定，一般不会有信号中断。根据显示模式，LED显示器主要有三种类型。第一种是图形显示系统，只在LED显示屏上显示图形和文字，属于最基本的LED显示系统，一般用于会议室的标题显示。二是图像显示屏系统。与第一种相比，这种显示屏具有灰度，使显示的图像更加生动自然。第三种是视频显示系统，与前两种相比，它的技术含量有了很大的提高。它可以接受视频信号，显示的图像色彩丰富。是全彩LED显示屏。从LED显示屏的显示方式可以看出，LED显示屏的技术在不断创新，在原有的基础上增加了更多的元素，画面感、色彩感、动感越来越好。

3.LED的市场前景在疫情初期，由于严格防疫控制，世界各地的制造业受到了各种程度的影响。家庭经济产品的市场正在被扩大。但是，在大爆发期间，随着人们多在室内活动，传统照明的必要性没有上升。另外，疫情使企业更加考虑到效率化和人工替代问题，相关领域迅速发展，红外线led照明、紫外线led照明、植物照明等相关领域也迅速发展起来。其次，国际局势复杂且不稳定，面对疫情对全球制造业和运输业所造成的影响，作为国际贸易形势和方针的快速变化和严峻测试，国家为稳定外贸、促进创新出台了一系列临时方针和措施。然后在2020年上半年实现了2021年的逆趋势增长。但也面临着企业物价下跌、汇率剧烈波动、原料零部件价格上涨、海运业货物短缺、部分断电等问题。从需求侧来看，高附加值的创新应用市场在应对复杂情况下的需求波动时要比传统照明市场好得多。目前，传统灯饰市场正在进入传统制造红海时期，在维持传统替代需求的同时，急需扩大LED照明需求，改善LED照明市场的发展障碍。到目前为止，有两个方向。首先，传统照明在技术进步的基础上已经演变为健康照明。传统照明追求节能环保，光效是唯一指标；目前十二五和十三年规划提出的光效目标基本实现。基于高光效技术，消费者开始需要更高品质的光源。并且显色指数高、光输出好、智能混色等用途正在取代传统的LED照明。其次，在尚未悄然成长为LED照明领域的市场中，不可见光源也不容忽视。在2020年新冠疫情的影响下，深紫外线消毒成为最发展空间的消毒方法之一。其广谱性和高效率结合，使得其灵活的设计尺寸和低启动条件已在许多合适的场景中得到认可。而且近红外补光装置对提高安防设备的整体性能起着主要作用，当使用通过在近红外波段中的特定物质渗透，进而形成近红外成像时，水蒸气、雾和硅等材料是透明的，并且在可见光下，使用近红外可以很容易地识别几乎相同的颜色。因此，许多用可见光难以或不可能完成的应用都可以通过近红外成像来完成。红外测量技术可以快速检测特征气体浓度的变化，广泛应用于发动机尾气检测、飞机发动机燃烧诊断、电厂氨气在线监测、过程分析等方面。在LED照明的上下游整合中，也需要连接照明升级和功能应用的两大助力，为LED灯进一步发展提供动力。

结束语随着发展，半导体在运用上会更加的广泛，其生产的规模也会逐渐的扩大，LED也会随着这个步伐穿插到生活和生产的每个地方，老的光源会慢慢的被替代，这个时候就需要考虑到封装技术的发展。由于学识和阅历尚浅，此次对LED的发展现状了解有限，故而对于LED的未来发展和展望做出的推论有限。可能还有很多不足的地方，比较片面，笔者会更加激励自己继续深入学习，争取在机电领域有所作为，为国家社会贡献出自己的一