探討半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其照明的應(yīng)用

汪 磊（湖北工程學(xué)院，432000）

探討半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其照明的應(yīng)用

汪 磊
（湖北工程學(xué)院，432000）

現(xiàn)階段，隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們生活水平和生活質(zhì)量不斷提高，因此對(duì)照明事業(yè)提出了更高的要求，半導(dǎo)體發(fā)光二極管具備了良好的節(jié)能、環(huán)保性能，使用時(shí)間較長(zhǎng)，具有良好的高效性，因此而被大量使用于室內(nèi)外的照明當(dāng)中，本文通過(guò)對(duì)發(fā)光二極管原理進(jìn)行分析，探討其照明的應(yīng)用。

半導(dǎo)體；發(fā)光；二極管；照明

0 引言

半導(dǎo)體的體積較小，反應(yīng)較為靈敏，節(jié)省電量，使用時(shí)間較長(zhǎng)，外部較為堅(jiān)固，具有較強(qiáng)的指示性及混光性，并且具有良好的性能。隨著半導(dǎo)體照明的運(yùn)用，體現(xiàn)出半導(dǎo)體發(fā)光二極管的發(fā)展形勢(shì)，將半導(dǎo)體發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于照明事業(yè)中其優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。

1 半導(dǎo)體發(fā)光二極管的工作原理

1.1 PN結(jié)。在十分潔凈并完善的半導(dǎo)體晶體內(nèi)添加一些元素雜質(zhì)，則構(gòu)成P型的半導(dǎo)體，P型半導(dǎo)體通常為通過(guò)空穴進(jìn)行導(dǎo)電，空穴大多為載流子，其中的自由電子則為少量載流子。

N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的構(gòu)成原理較為相近。通過(guò)在N型半導(dǎo)體內(nèi)添加磷后，可以看出磷和硅原子變成了共價(jià)鍵，以此具備了自由電子。N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體有所差別，其中電子變成了多數(shù)載流子，而硅原子則成為了少量載流子。也真正體現(xiàn)出這兩種方式的差異分析，通過(guò)添加三價(jià)元素以及五價(jià)元素，令內(nèi)部構(gòu)成P區(qū)及N區(qū)。其交界處，一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電子乃至空穴濃度差，不論作為電子還是空穴，均通過(guò)濃度較高處擴(kuò)散至濃度較低處，令交界處遇到破壞。

1.2 PN結(jié)單向?qū)щ娦浴Ｔ赑N結(jié)外端接電過(guò)程里，這一外來(lái)電場(chǎng)會(huì)改變PN結(jié)的平衡狀態(tài)，P區(qū)中具有的空穴乃至N區(qū)內(nèi)具有的電子均朝著PN結(jié)轉(zhuǎn)移。對(duì)于PN結(jié)而言，空穴與負(fù)離子通過(guò)中和之后，電子與正離子進(jìn)行中和，這樣就會(huì)令PN結(jié)的空間十分狹小。外來(lái)電場(chǎng)如果加大，則會(huì)令PN結(jié)內(nèi)部電子以及空穴分散運(yùn)動(dòng)隨之加大，漂移運(yùn)動(dòng)則會(huì)降低。在外部電廠已經(jīng)超出門(mén)檻電壓時(shí)，PN結(jié)則相當(dāng)于一個(gè)電路內(nèi)電阻值極其微小的電阻，則為PN結(jié)導(dǎo)通。

1.3 二極管PN結(jié)的反向擊穿。在PN結(jié)當(dāng)中，具有反向電流迅速增加的狀況，因此體現(xiàn)出PN結(jié)的反向電壓已經(jīng)超出了相當(dāng)數(shù)值，這一狀況，通常被稱作二極管PN結(jié)反向擊穿。反向擊穿產(chǎn)生時(shí)，PN結(jié)兩點(diǎn)的電壓則不會(huì)產(chǎn)生變化，可是反向電流卻產(chǎn)生了較大的改變。在圖4當(dāng)中可以看出反向擊穿的狀態(tài)。反向擊穿包含兩種，其一，電擊穿，其二，熱擊穿。熱擊穿為不可逆，這是由于如果出現(xiàn)熱擊穿，PN結(jié)中的電流則會(huì)加大，并且電壓會(huì)隨之升高，PN結(jié)中所耗費(fèi)的功率較大，因此會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)較易發(fā)熱至損壞。

2 半導(dǎo)體發(fā)光二極管在照明當(dāng)中的應(yīng)用

2.1 顯現(xiàn)范疇的應(yīng)用。發(fā)光二極管的顯現(xiàn)范疇?wèi)?yīng)用十分寬泛，通常為儀表盤(pán)中的指示燈。通常運(yùn)用的發(fā)光二極管排列為矩形陣，設(shè)計(jì)為大小不一的模塊，也能夠把不同只發(fā)光的二極管結(jié)合為一個(gè)集束管。從而當(dāng)做一個(gè)像素，把不同集束管進(jìn)行組裝，結(jié)合專門(mén)的顯示電路，則能夠變成一臺(tái)可以發(fā)光的二級(jí)管顯示屏。這些顯示屏可以展現(xiàn)出不同的顏色，并依照具體的顏色進(jìn)行區(qū)分，分成單色、雙色以及全彩顯示屏。尤其作為全彩顯示屏，不但能夠展現(xiàn)出各類顏色的圖形以及文字，還可以展現(xiàn)出3D的動(dòng)畫(huà)圖像乃至視頻。所以，在各種公共場(chǎng)所，全彩顯示屏均受到極大的追捧，為人們帶來(lái)較大的便利，這不僅提高了人們的生活質(zhì)量，同時(shí)也滿足了人們對(duì)照明的需求。

2.2 背光源范疇的運(yùn)用。背光源指的是電腦、手機(jī)等一些尺寸較小的液晶面板中，發(fā)光二極管給予的光源，尤其對(duì)于彩屏手機(jī)產(chǎn)生的發(fā)光二極管的應(yīng)用而言，具備了十分重要的推動(dòng)作用。因?yàn)榘l(fā)光二極管具備了節(jié)能的效果，所以被大量使用于手機(jī)面板、電話按鍵乃至閃光燈之中。例如一部手機(jī)，則是通過(guò)發(fā)光二極管制作為面板，不僅節(jié)約了耗電量，還極大的提升了手機(jī)的待機(jī)時(shí)間，并且一部手機(jī)需要通過(guò)幾十個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)使用發(fā)光二級(jí)管，能夠?yàn)槭謾C(jī)等電子設(shè)備提供充足的光源，由此可見(jiàn)，在手機(jī)市場(chǎng)當(dāng)

中的使用及其寬泛。當(dāng)前，筆記本電腦背光源也大量使用發(fā)光二極管，不但可以比原本的冷陰極熒光管節(jié)約一半的電能，并且還不會(huì)出現(xiàn)重金屬汞輻射的問(wèn)題，有效的保障了人體的健康。

2.3 景觀照明范疇的運(yùn)用。當(dāng)前，人們的生活水準(zhǔn)愈發(fā)提高，在環(huán)境的要求方面也隨之提高，景觀燈飾則變?yōu)榄h(huán)境藝術(shù)化的主要方式。通過(guò)發(fā)光二極管制成的絢爛的景觀燈，不但令環(huán)境更加美好，還節(jié)約了材料的制作成本。在城市的廣場(chǎng)、步行街、園林等方面，隨處能夠看到發(fā)光二極管的身影，大部分運(yùn)用白色發(fā)光二極管，這是由于白色的發(fā)光二極管光效較低，功率較小，能夠起到節(jié)能的效果。有的建筑物內(nèi)的誘導(dǎo)燈也是通過(guò)發(fā)光二極管制作而成的。發(fā)光二極管可以展現(xiàn)出較為柔和的顏色，為人們營(yíng)造美的氛圍，透過(guò)各種光色的結(jié)合，還能夠令發(fā)光二極管展現(xiàn)出各種顏色，豐富人們的感官世界。

2.4 裝飾照明范疇的應(yīng)用。發(fā)光二極管還存在于裝飾市場(chǎng)當(dāng)中。室內(nèi)的裝飾、庭院的裝飾、舞臺(tái)、休閑娛樂(lè)、廣告牌、展示廳、學(xué)校、工廠、辦公室等等，均會(huì)出現(xiàn)裝飾照明的身影。通過(guò)發(fā)光二極管能夠打造出特有的視覺(jué)效果，從而滿足不同人們對(duì)照明的需求，它能夠從一個(gè)裝飾照明系統(tǒng)能夠通過(guò)不同發(fā)光二極管的子系統(tǒng)結(jié)合而成。而子系統(tǒng)則通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的CPU控制模塊乃至全彩發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊結(jié)合而成，模塊乃至部件之間，還能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行銜接，透過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，則能夠令所有裝飾照明系統(tǒng)展現(xiàn)出相應(yīng)的藝術(shù)效果。

2.5 汽車(chē)照明范疇的應(yīng)用。汽車(chē)中的儀表盤(pán)乃至所有電器的開(kāi)關(guān)，都會(huì)通過(guò)發(fā)光二極管當(dāng)作指示燈。汽車(chē)外端的照明主要為方向燈、尾燈、剎車(chē)燈，一些功率較大的發(fā)光二極管已經(jīng)被運(yùn)用其中，并且展現(xiàn)出優(yōu)良的性能。發(fā)光二極管在汽車(chē)照明方面的使用，具備了較強(qiáng)的抗機(jī)械沖擊以及振動(dòng)速度較快的優(yōu)勢(shì)。發(fā)光二極管在汽車(chē)行業(yè)中的運(yùn)用正在從內(nèi)到外、從后到前的方向發(fā)展。在性價(jià)比逐漸提高的狀態(tài)下，發(fā)光二極管通過(guò)自身龐大的產(chǎn)能，一定會(huì)在汽車(chē)照明當(dāng)中占據(jù)穩(wěn)固的位置，講發(fā)光二極管應(yīng)用于汽車(chē)照明中，從一定程度上還能避免交通事故的發(fā)生。提高人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)光二級(jí)管技術(shù)也得到了空前的發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，半導(dǎo)體發(fā)光二極管雖然在技術(shù)方面依舊具有一些不足，可是這并不能阻擋其前進(jìn)的步伐。在半導(dǎo)體發(fā)光二極管主要技術(shù)不斷發(fā)展的狀態(tài)下，成本將會(huì)隨之減少，而在環(huán)保、安全、節(jié)能方面將會(huì)逐漸提升。半導(dǎo)體發(fā)光二極管在特殊范疇中的運(yùn)用以及日常照明范疇的擴(kuò)大，主要應(yīng)用于顯現(xiàn)范疇、背光范疇、景觀照明、裝飾照明、以及汽車(chē)照明范疇，將會(huì)為人們的生活、工作帶來(lái)更多的便利?？傊雽?dǎo)體發(fā)光二極管照明工作屬于一項(xiàng)漫長(zhǎng)而艱巨的任務(wù)，需要社會(huì)各界共同努力，只有這樣才能提高半導(dǎo)體發(fā)光二極管照明應(yīng)用的整體質(zhì)量和水平，優(yōu)化照明效果，從而提高人們的生活質(zhì)量和水平。

［1］趙繼聰，李森，陶夢(mèng)江.而機(jī)關(guān)工作原理及其主要應(yīng)用［J］.應(yīng)用技術(shù).2011.（06）：86-87.

［2］朱小光.淺談LED照明技術(shù)的應(yīng)用［J］.硅谷.2010.（6）：27-28.

Study on the application of semiconductor light emitting diode and its lighting

Wang Lei
（Hubei Institute of Engineering，432000）

At present，with the rapid development of China's socialist market economy，people's living standards and quality of life continues to improve，so the cause of lighting proposed higher requirements，the semiconductor light-emitting diode has excellent performance in energy conservation and environmental protection，use for a long time，with good efficiency，therefore has been widely used in indoor and outdoor lighting.In this paper，through the analysis of light emitting diode principle，to discuss the application of the lighting.

semiconductor；luminescence；diode；illumination