汪 磊（湖北工程學院，432000）

探討半導體發(fā)光二極管及其照明的應用

汪 磊
（湖北工程學院，432000）

現(xiàn)階段，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們生活水平和生活質(zhì)量不斷提高，因此對照明事業(yè)提出了更高的要求，半導體發(fā)光二極管具備了良好的節(jié)能、環(huán)保性能，使用時間較長，具有良好的高效性，因此而被大量使用于室內(nèi)外的照明當中，本文通過對發(fā)光二極管原理進行分析，探討其照明的應用。

半導體；發(fā)光；二極管；照明

0 引言

半導體的體積較小，反應較為靈敏，節(jié)省電量，使用時間較長，外部較為堅固，具有較強的指示性及混光性，并且具有良好的性能。隨著半導體照明的運用，體現(xiàn)出半導體發(fā)光二極管的發(fā)展形勢，將半導體發(fā)光二極管廣泛應用于照明事業(yè)中其優(yōu)勢是顯而易見的。

1 半導體發(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體晶體內(nèi)添加一些元素雜質(zhì)，則構(gòu)成P型的半導體，P型半導體通常為通過空穴進行導電，空穴大多為載流子，其中的自由電子則為少量載流子。

N型半導體和P型半導體的構(gòu)成原理較為相近。通過在N型半導體內(nèi)添加磷后，可以看出磷和硅原子變成了共價鍵，以此具備了自由電子。N型半導體與P型半導體有所差別，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，通過添加三價元素以及五價元素，令內(nèi)部構(gòu)成P區(qū)及N區(qū)。其交界處，一定會產(chǎn)生一個電子乃至空穴濃度差，不論作為電子還是空穴，均通過濃度較高處擴散至濃度較低處，令交界處遇到破壞。

1.2 PN結(jié)單向?qū)щ娦?。在PN結(jié)外端接電過程里，這一外來電場會改變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。對于PN結(jié)而言，空穴與負離子通過中和之后，電子與正離子進行中和，這樣就會令PN結(jié)的空間十分狹小。外來電場如果加大，則會令PN結(jié)內(nèi)部電子以及空穴分散運動隨之加大，漂移運動則會降低。在外部電廠已經(jīng)超出門檻電壓時，PN結(jié)則相當于一個電路內(nèi)電阻值極其微小的電阻，則為PN結(jié)導通。

1.3 二極管PN結(jié)的反向擊穿。在PN結(jié)當中，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，PN結(jié)兩點的電壓則不會產(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)中的電流則會加大，并且電壓會隨之升高，PN結(jié)中所耗費的功率較大，因此會導致PN結(jié)較易發(fā)熱至損壞。

2 半導體發(fā)光二極管在照明當中的應用

2.1 顯現(xiàn)范疇的應用。發(fā)光二極管的顯現(xiàn)范疇應用十分寬泛，通常為儀表盤中的指示燈。通常運用的發(fā)光二極管排列為矩形陣，設計為大小不一的模塊，也能夠把不同只發(fā)光的二極管結(jié)合為一個集束管。從而當做一個像素，把不同集束管進行組裝，結(jié)合專門的顯示電路，則能夠變成一臺可以發(fā)光的二級管顯示屏。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的動畫圖像乃至視頻。所以，在各種公共場所，全彩顯示屏均受到極大的追捧，為人們帶來較大的便利，這不僅提高了人們的生活質(zhì)量，同時也滿足了人們對照明的需求。

2.2 背光源范疇的運用。背光源指的是電腦、手機等一些尺寸較小的液晶面板中，發(fā)光二極管給予的光源，尤其對于彩屏手機產(chǎn)生的發(fā)光二極管的應用而言，具備了十分重要的推動作用。因為發(fā)光二極管具備了節(jié)能的效果，所以被大量使用于手機面板、電話按鍵乃至閃光燈之中。例如一部手機，則是通過發(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的待機時間，并且一部手機需要通過幾十個發(fā)光二極管構(gòu)成，通過使用發(fā)光二級管，能夠為手機等電子設備提供充足的光源，由此可見，在手機市場當

中的使用及其寬泛。當前，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，并且還不會出現(xiàn)重金屬汞輻射的問題，有效的保障了人體的健康。

2.3 景觀照明范疇的運用。當前，人們的生活水準愈發(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、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)的誘導燈也是通過發(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，為人們營造美的氛圍，透過各種光色的結(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 裝飾照明范疇的應用。發(fā)光二極管還存在于裝飾市場當中。室內(nèi)的裝飾、庭院的裝飾、舞臺、休閑娛樂、廣告牌、展示廳、學校、工廠、辦公室等等，均會出現(xiàn)裝飾照明的身影。通過發(fā)光二極管能夠打造出特有的視覺效果，從而滿足不同人們對照明的需求，它能夠從一個裝飾照明系統(tǒng)能夠通過不同發(fā)光二極管的子系統(tǒng)結(jié)合而成。而子系統(tǒng)則通過標準的CPU控制模塊乃至全彩發(fā)光二極管驅(qū)動模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊結(jié)合而成，模塊乃至部件之間，還能夠通過標準接口進行銜接，透過計算機軟件進行相應的設定，則能夠令所有裝飾照明系統(tǒng)展現(xiàn)出相應的藝術(shù)效果。

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

3 結(jié)束語

近年來，隨著我國科學技術(shù)水平不斷提高，我國半導體發(fā)光二級管技術(shù)也得到了空前的發(fā)展，但是在實際應用的過程中，半導體發(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的步伐。在半導體發(fā)光二極管主要技術(shù)不斷發(fā)展的狀態(tài)下，成本將會隨之減少，而在環(huán)保、安全、節(jié)能方面將會逐漸提升。半導體發(fā)光二極管在特殊范疇中的運用以及日常照明范疇的擴大，主要應用于顯現(xiàn)范疇、背光范疇、景觀照明、裝飾照明、以及汽車照明范疇，將會為人們的生活、工作帶來更多的便利?？傊雽w發(fā)光二極管照明工作屬于一項漫長而艱巨的任務，需要社會各界共同努力，只有這樣才能提高半導體發(fā)光二極管照明應用的整體質(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，陶夢江.而機關(guān)工作原理及其主要應用［J］.應用技術(shù).2011.（06）：86-87.

［2］朱小光.淺談LED照明技術(shù)的應用［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