探讨半导体发光二极管及其照明的应用

汪 磊（湖北工程学院，432000）

探讨半导体发光二极管及其照明的应用

汪 磊
（湖北工程学院，432000）

现阶段，随着我国社会主义市场经济飞速发展，人们生活水平和生活质量不断提高，因此对照明事业提出了更高的要求，半导体发光二极管具备了良好的节能、环保性能，使用时间较长，具有良好的高效性，因此而被大量使用于室内外的照明当中，本文通过对发光二极管原理进行分析，探讨其照明的应用。

半导体；发光；二极管；照明

0 引言

半导体的体积较小，反应较为灵敏，节省电量，使用时间较长，外部较为坚固，具有较强的指示性及混光性，并且具有良好的性能。随着半导体照明的运用，体现出半导体发光二极管的发展形势，将半导体发光二极管广泛应用于照明事业中其优势是显而易见的。

1 半导体发光二极管的工作原理

1.1 PN结。在十分洁净并完善的半导体晶体内添加一些元素杂质，则构成P型的半导体，P型半导体通常为通过空穴进行导电，空穴大多为载流子，其中的自由电子则为少量载流子。

N型半导体和P型半导体的构成原理较为相近。通过在N型半导体内添加磷后，可以看出磷和硅原子变成了共价键，以此具备了自由电子。N型半导体与P型半导体有所差别，其中电子变成了多数载流子，而硅原子则成为了少量载流子。也真正体现出这两种方式的差异分析，通过添加三价元素以及五价元素，令内部构成P区及N区。其交界处，一定会产生一个电子乃至空穴浓度差，不论作为电子还是空穴，均通过浓度较高处扩散至浓度较低处，令交界处遇到破坏。

1.2 PN结单向导电性。在PN结外端接电过程里，这一外来电场会改变PN结的平衡状态，P区中具有的空穴乃至N区内具有的电子均朝着PN结转移。对于PN结而言，空穴与负离子通过中和之后，电子与正离子进行中和，这样就会令PN结的空间十分狭小。外来电场如果加大，则会令PN结内部电子以及空穴分散运动随之加大，漂移运动则会降低。在外部电厂已经超出门槛电压时，PN结则相当于一个电路内电阻值极其微小的电阻，则为PN结导通。

1.3 二极管PN结的反向击穿。在PN结当中，具有反向电流迅速增加的状况，因此体现出PN结的反向电压已经超出了相当数值，这一状况，通常被称作二极管PN结反向击穿。反向击穿产生时，PN结两点的电压则不会产生变化，可是反向电流却产生了较大的改变。在图4当中可以看出反向击穿的状态。反向击穿包含两种，其一，电击穿，其二，热击穿。热击穿为不可逆，这是由于如果出现热击穿，PN结中的电流则会加大，并且电压会随之升高，PN结中所耗费的功率较大，因此会导致PN结较易发热至损坏。

2 半导体发光二极管在照明当中的应用

2.1 显现范畴的应用。发光二极管的显现范畴应用十分宽泛，通常为仪表盘中的指示灯。通常运用的发光二极管排列为矩形阵，设计为大小不一的模块，也能够把不同只发光的二极管结合为一个集束管。从而当做一个像素，把不同集束管进行组装，结合专门的显示电路，则能够变成一台可以发光的二级管显示屏。这些显示屏可以展现出不同的颜色，并依照具体的颜色进行区分，分成单色、双色以及全彩显示屏。尤其作为全彩显示屏，不但能够展现出各类颜色的图形以及文字，还可以展现出3D的动画图像乃至视频。所以，在各种公共场所，全彩显示屏均受到极大的追捧，为人们带来较大的便利，这不仅提高了人们的生活质量，同时也满足了人们对照明的需求。

2.2 背光源范畴的运用。背光源指的是电脑、手机等一些尺寸较小的液晶面板中，发光二极管给予的光源，尤其对于彩屏手机产生的发光二极管的应用而言，具备了十分重要的推动作用。因为发光二极管具备了节能的效果，所以被大量使用于手机面板、电话按键乃至闪光灯之中。例如一部手机，则是通过发光二极管制作为面板，不仅节约了耗电量，还极大的提升了手机的待机时间，并且一部手机需要通过几十个发光二极管构成，通过使用发光二级管，能够为手机等电子设备提供充足的光源，由此可见，在手机市场当

中的使用及其宽泛。当前，笔记本电脑背光源也大量使用发光二极管，不但可以比原本的冷阴极荧光管节约一半的电能，并且还不会出现重金属汞辐射的问题，有效的保障了人体的健康。

2.3 景观照明范畴的运用。当前，人们的生活水准愈发提高，在环境的要求方面也随之提高，景观灯饰则变为环境艺术化的主要方式。通过发光二极管制成的绚烂的景观灯，不但令环境更加美好，还节约了材料的制作成本。在城市的广场、步行街、园林等方面，随处能够看到发光二极管的身影，大部分运用白色发光二极管，这是由于白色的发光二极管光效较低，功率较小，能够起到节能的效果。有的建筑物内的诱导灯也是通过发光二极管制作而成的。发光二极管可以展现出较为柔和的颜色，为人们营造美的氛围，透过各种光色的结合，还能够令发光二极管展现出各种颜色，丰富人们的感官世界。

2.4 装饰照明范畴的应用。发光二极管还存在于装饰市场当中。室内的装饰、庭院的装饰、舞台、休闲娱乐、广告牌、展示厅、学校、工厂、办公室等等，均会出现装饰照明的身影。通过发光二极管能够打造出特有的视觉效果，从而满足不同人们对照明的需求，它能够从一个装饰照明系统能够通过不同发光二极管的子系统结合而成。而子系统则通过标准的CPU控制模块乃至全彩发光二极管驱动模块、电源转换模块结合而成，模块乃至部件之间，还能够通过标准接口进行衔接，透过计算机软件进行相应的设定，则能够令所有装饰照明系统展现出相应的艺术效果。

2.5 汽车照明范畴的应用。汽车中的仪表盘乃至所有电器的开关，都会通过发光二极管当作指示灯。汽车外端的照明主要为方向灯、尾灯、刹车灯，一些功率较大的发光二极管已经被运用其中，并且展现出优良的性能。发光二极管在汽车照明方面的使用，具备了较强的抗机械冲击以及振动速度较快的优势。发光二极管在汽车行业中的运用正在从内到外、从后到前的方向发展。在性价比逐渐提高的状态下，发光二极管通过自身庞大的产能，一定会在汽车照明当中占据稳固的位置，讲发光二极管应用于汽车照明中，从一定程度上还能避免交通事故的发生。提高人们的生命财产安全。

3 结束语

近年来，随着我国科学技术水平不断提高，我国半导体发光二级管技术也得到了空前的发展，但是在实际应用的过程中，半导体发光二极管虽然在技术方面依旧具有一些不足，可是这并不能阻挡其前进的步伐。在半导体发光二极管主要技术不断发展的状态下，成本将会随之减少，而在环保、安全、节能方面将会逐渐提升。半导体发光二极管在特殊范畴中的运用以及日常照明范畴的扩大，主要应用于显现范畴、背光范畴、景观照明、装饰照明、以及汽车照明范畴，将会为人们的生活、工作带来更多的便利。总之，半导体发光二极管照明工作属于一项漫长而艰巨的任务，需要社会各界共同努力，只有这样才能提高半导体发光二极管照明应用的整体质量和水平，优化照明效果，从而提高人们的生活质量和水平。

［1］赵继聪，李森，陶梦江.而机关工作原理及其主要应用［J］.应用技术.2011.（06）：86-87.

［2］朱小光.浅谈LED照明技术的应用［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