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一、LED芯片工作原理  

LED全稱是Light Emitting Diode，即發(fā)光二極管。隨著紅、綠、藍(lán)色等LED芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，幾乎所有顏色的光都能夠由LED發(fā)出。LED燈在照明、顯示、標(biāo)識、交通信號等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。  

在探究LED燈發(fā)光原理前，我們需要先了解一下半導(dǎo)體工作機(jī)制。半導(dǎo)體是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，它具有介電性、半導(dǎo)電性和導(dǎo)電性。半導(dǎo)體在高溫下能夠?qū)щ姡诘蜏叵聞t變成不導(dǎo)電體。  

半導(dǎo)體中，等離子體是非常重要的一個概念，它是在電子和空穴(電子的空位)之間的電離氣體。當(dāng)外加一個電壓時，半導(dǎo)體中的電子和空穴會被激發(fā)到導(dǎo)帶和價帶，從而形成等離子體。而當(dāng)電子和空穴復(fù)合時，就會散發(fā)出能量，這就是半導(dǎo)體中的復(fù)合放電現(xiàn)象。  

了解了半導(dǎo)體的基本工作原理，我們再來看看LED燈的發(fā)光原理。LED燈的發(fā)光原理是利用半導(dǎo)體材料的特性，以及P-N結(jié)的正向?qū)ê头聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)，通過外加電壓，使原本不互相復(fù)合的電子和空穴，在P-N結(jié)區(qū)域重新結(jié)合，從而產(chǎn)生光子的能量，這就是LED燈的發(fā)光原理。  

LED芯片通常由一層P型半導(dǎo)體和一層N型半導(dǎo)體組成。P型半導(dǎo)體中有很多空穴，N型半導(dǎo)體中則有很多自由電子。當(dāng)將兩者組合在一起時，空洞和自由電子會進(jìn)行混合衰減，電子的能級會降低，這就是P-N結(jié)的基本原理。通過了解LED燈的發(fā)光原理，我們可以更好地理解半導(dǎo)體的工作方式。隨著科技的進(jìn)步和半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，相信LED燈將會在更多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，為我們的生活帶來更多的便利和舒適。

二、LED芯片應(yīng)用  

1、汽車應(yīng)用中的LED  

在汽車內(nèi)外，照明設(shè)備中用得較多的還是白熾燈，但設(shè)計師與汽車制造商正在逐漸采納LED，開始時LED可能只用于豪華型汽車，但慢慢會過渡到大多數(shù)汽車 上。LED的較大賣點(diǎn)之一是具有很長的平均無故障工作時間(MTBF)，LED照明器件的使用壽命一般都要超過汽車本身的壽命。

有很多種LED產(chǎn)品，其封裝和器件適合儀表板、空調(diào)、收音機(jī)和電子開關(guān)等汽車內(nèi)部照明設(shè)備使用。例如那些SMT器件就非常適合汽車儀表板使用。多用途的 3mm和5mm注塑燈仍是汽車內(nèi)部照明設(shè)備和外部照明設(shè)備的候選產(chǎn)品，目前這些器件已被廣泛應(yīng)用于中央高位安裝停止燈(CHMSL)設(shè)備中。

對內(nèi)部和外部照明設(shè)備來說，LED汽車燈裝置與白熾燈裝置的熱設(shè)計有很大不同。這是因?yàn)榘谉霟魰a(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，而白熾燈泡能承受這樣的高溫環(huán)境。 LED燈陣列所產(chǎn)生的熱量一般要比白熾燈少，但LED燈的較大內(nèi)部溫度必須保持在推薦的上限范圍以內(nèi)才能保持LED的可靠工作，如果超出LED燈的較高結(jié)溫，就可能由于環(huán)氧材料的膨脹而導(dǎo)致導(dǎo)線粘結(jié)劑或被抬高的LED裸片發(fā)生突發(fā)性故障。在濕度比較高的熱循環(huán)或加強(qiáng)型熱循環(huán)環(huán)境中，這些故障會顯得尤其突 出。

LED燈的較大內(nèi)部結(jié)溫受限于環(huán)氧封裝材料的熱膨脹特性。與汽車白熾信號燈設(shè)計相比，由于存在較大結(jié)溫的限制，LED汽車信號燈設(shè)計必須認(rèn)真考慮熱設(shè)計問題。  

2、用于照明的LED  

傳統(tǒng)LED燈中使用的芯片是0.25×0.25mm大小，而照明用的LED一般都要在1.0× 1.0mm以上。專注于結(jié)構(gòu)化裸片成型的設(shè)計工作-臺式結(jié)構(gòu)、倒金字塔結(jié)構(gòu)和倒裝芯片設(shè)計能夠改善LED的發(fā)光效率，從而使芯片發(fā)出更多的光。

封裝設(shè)計方面的革新包括將高傳導(dǎo)率的金屬塊用作基底、倒裝芯片設(shè)計和裸盤澆鑄式引線框等，這些方法都能設(shè)計出可高功率、低熱阻的器件，而且這些器件能比以 前的器件照度更大。

目前一個典型的高光通量LED器件能夠產(chǎn)生幾流明到數(shù)十流明的光通量。更新的設(shè)計可以在一個器件中集成更多的LED，或者在單個組裝件中安裝多個器件，從 而使輸出的流明數(shù)相當(dāng)于小型白熾燈。例如，一個高功率的12芯片單色LED器件能夠輸出200流明的光能量，所消耗的功率在10到15瓦之間。 LED已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種照明設(shè)備中，如電池供電的閃光燈、微型聲控?zé)簟踩彰鳠?、室?nèi)室外道路和樓梯照明燈以及建筑物與標(biāo)記連續(xù)照明燈。

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