(实验一)led(v0.1)

LED光源技术手册‐V1.0第一节 什么是LED1.1 LED发光原理LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

同时LED又与普通二极管一样，具有单向导电性，所以LED有正负极之分。

LED发光过程可包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。

LED的心脏是一块半导体的晶片，晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一部分是N型半导体，电子占主导地位。

当这两种半导体连接起时，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里与空穴复合，然后以光子的形式发出能量(如图1所示）。

晶片所发出光的颜色则由电子和空穴之间的能量（带隙）来决定，能量（带隙）越大，产生光子的能量就越高。

光子的能量反过来与光的颜色相对应。

在可见光的光谱范围内，蓝光、紫光携带的能量最多，桔色光、红光携带的能量最少。

由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

而光的强弱则与输入的电流大小有关。

图1图一1.2 LED特性（1）节能——LED的光谱几乎全部集中在可见光频段，其发光效率可达80～90%。

消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。

（2）环保——LED在生产过程中不需要添加“汞”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输，非常环保，被称为”绿色能源”。

（3）寿命长——LED的寿命普遍在5万-10万小时之间，因为LED是半导体器件，即使是频繁的开关，也不会影响使用寿命。

（4）光色纯，光线质量高——单一颜色LED的光谱狭窄，谱线单一集中在可见光波段。

（5）颜色多样化——可以通过控制半导体发光层的能带结构和带隙（即选择不同材料的半导体），从而发出各种颜色的光线，且彩度高。

（6）应用灵活——体积小，便于造型，可做成点，线，面等各种形式，且使用低压直流电即可驱动，有负载小、干扰弱的优点，对使用环境要求较低。

白光LED如何高速准确地调色和调比例LED白光的发展速度和往后在生活上的影响（未来前景），一般业内人事都心知肚明，我就不哆嗦了，白光最有前途但最复杂，现就LED白光上第一道难关：如何快速的调准色温和调配比进行个人自述：1，如何准确选荧光粉：一般客户只会给一个出货格规，当然色温范围是一定要有的，其次就是IV（亮度）范围值，一般作出口的产品CRI（显色指数）值也有要求，当然国内比较讲究的客户也对CRI值有要求。

现就举例说明：若一客户需要5050正白色温5500-6500，亮度5000mcd以上。

CRI要求80以上。

看到这规格，第一步：选晶片，晶片波段最好选450-452.5nm这段晶片在荧光粉的激发下亮度发挥得最高，第二步：选粉，把CIE图打开，将自已选要的色温范围诱在CIE图上，然后将colour temp(K)诱上去，看看是不是在能源区内，如此在CIE图上将你的晶片值那里引一条曲线，这条曲线及要穿过你所要的色温区又要贴近那条colour temp(K)线，如此曲线最终落在CIE右边黄色部分就是你要选的荧光粉的波段（大概而已），这些图我都有，如有需要的朋友可以QQ找我要，现正白一般都选560nm左右的荧光粉。

2：如何速调配比要想快速调出你想要的色温，本人自已想了一些小法子，下面就一步一步地往下说：先根据以前配正白的经验5050，5%比例配一个（以前可以配出），3%和7%各配一个（以防晶片波段有偏差）。

三种同时配好后，用同气压和时间点各点一到2颗材料。

不烘烤马上进行测试，拿流明638测试机来说，测试前一定要效准机。

将三种配比的数据测出来后诱在CIE图上，这三组数据联接起来一定能描出一条斜线，此时需要注意的是：是否斜线穿过你想要的色温区，是：那证明你的荧光粉选对了（数据点落不落在色区不要紧，只要斜线有穿过就够了），否：证明你粉选择失败，不过不要紧，还可以往下看，如果斜线落在色区上，证明你的粉的波长选低了，则需要选更高一点红或褐的粉，加在黄粉中混合用（混合粉粉粉比例需求救的也可以QQ我），若斜线落在色区以下，证明你的粉波长选高了。

沪粤版九年级物理上册第十三章探究简单电路单元测评考试时间：90分钟；命题人：物理教研组考生注意：1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。

第I卷（选择题 20分）一、单选题（10小题，每小题2分，共计20分）1、分别将下列物体接在如图所示电路的A、B两点间，闭合开关，能使灯泡发光的是（）A．干木条B．铅笔芯C．塑料棒D．陶瓷棒2、下面数据中符合生活实际的是（）A．教室里课桌的高度大约是80dm B．一名中学生的质量约为500kgC．人体感觉舒适的气温约为40℃D．人体安全电压不高于36V3、在2022北京冬奥会开幕式上，400名演员挥动发光杆，发光杆一会发出绿光代表绿草，随后又发出白光组成蒲公英。

据悉，杆上有两个开关：一个是总开关，另一个用来控制发出白光和绿光。

下面哪个电路设计最能实现这一效果（）A．B．C．D．4、小伟妈妈做饭时，不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上。

小伟急中生智，拿塑料小勺在毛料布上摩擦了几下，然后把小勺靠近胡椒粉，胡椒粉立刻被吸到勺子上，成功将胡椒粉和粗粒盐分开。

下列说法正确的是（）A．塑料小勺能吸引胡椒粉是因为它带了电B．若塑料小勺带负电是因为它失去了电子C．塑料小勺带电是通过摩擦的方法创造了电荷D．塑料小勺摩擦毛料布带了电，说明小勺是导体5、某同学使用电流表的时候，将“+”、“﹣”两个接线柱接错了，这样做的结果是A．指针偏转角度变小B．指针不动C．指针偏转角度变大D．指针反向偏转6、新冠病毒疫情防控期间，为了严格控制区分外来车辆出入小区，很多小区装备了门禁系统，内部车辆可以被自动识别，横杆启动；外部车辆不能被识别，需要门卫人员按动按钮才能将门打开。

LED参数与特性LED（发光二极管）是利用化合物材料制成pn结的光电器件。

它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。

1、LED电学特性1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。

LED的I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。

如图：(1) 正向死区：（图oa或oa′段）a点对于V0 为开启电压，当V＜Va，外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。

（2）正向工作区：电流IF与外加电压呈指数关系IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流。

V＞0时，V＞VF的正向工作区IF 随VF指数上升IF = IS e qVF/KT（3）反向死区：V＜0时pn结加反偏压V= - VR 时，反向漏电流IR（V= -5V）时，GaP为0V，GaN为10uA。

（4）反向击穿区V＜- VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR为反向漏电流。

当反向偏压一直增加使V＜- VR时，则出现IR突然增加而出现击穿现象。

由于所用化合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压VR也不同。

1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9³9mil (250³250um)，10³10mil，11³11mil (280³280um)，12³12mil(300³300um)，故pn结面积大小不一，使其结电容（零偏压）C≈n+pf左右。

C-V特性呈二次函数关系（如图2）。

由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。

1.3 最大允许功耗PF m当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF³IFLED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。

一、实验名称：电致发光实验二、实验目的：1. 了解电致发光的基本原理和现象；2. 掌握电致发光器件的结构和性能；3. 通过实验验证电致发光的基本特性；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。

三、实验原理：电致发光（Electro-Luminescence，EL）是指当电流通过某些物质时，物质会发出可见光的现象。

根据发光机理的不同，电致发光可以分为以下几种类型：1. 发光二极管（LED）：通过电子与空穴复合产生光子；2. 场致发光（EL）：在电场作用下，材料中的电子与空穴分离，产生光子；3. 热致发光：由于温度升高，材料中的电子与空穴复合产生光子。

本实验主要研究LED的电致发光特性。

四、实验器材：1. LED发光二极管（红色、绿色、蓝色各一只）2. 电流表（量程0～0.3A）3. 电压表（量程0～15V）4. 滑动变阻器（最大阻值20Ω）5. 电源（最大输出电压5.6V）6. 开关7. 导线若干五、实验步骤：1. 根据实验原理图连接电路，确保电流表、电压表、滑动变阻器、LED和电源正确连接；2. 打开电源，调节滑动变阻器，使电压表读数为3V；3. 观察LED的发光情况，记录电流表和电压表的读数；4. 逐渐增大电压，观察LED的发光情况，记录电流表和电压表的读数；5. 当LED的亮度达到最大时，记录此时的电压和电流；6. 改变LED的正负极，重复步骤3～5；7. 将红色、绿色、蓝色LED分别接入电路，重复步骤3～6；8. 整理实验器材。

六、实验数据：实验次数 | 电压（V） | 电流（A） | LED颜色------- | -------- | -------- | --------1 | 3 | 0.1 | 红色2 | 4 | 0.15 | 红色3 | 5 | 0.2 | 红色4 | 3 | 0.1 | 绿色5 | 4 | 0.15 | 绿色6 | 5 | 0.2 | 绿色7 | 3 | 0.1 | 蓝色8 | 4 | 0.15 | 蓝色9 | 5 | 0.2 | 蓝色七、实验结果分析：1. 从实验数据可以看出，LED的发光强度随着电压的增加而增加，且不同颜色的LED发光强度随电压变化的趋势基本一致；2. 当电压达到一定值时，LED的亮度达到最大，此时电流也达到最大；3. 改变LED的正负极，发光强度和电流基本不变，说明LED的发光特性与极性无关；4. 不同颜色的LED发光强度随电压变化的趋势基本一致，但最大发光强度不同，说明不同颜色的LED发光效率不同。

白光LED如何高速准确地调色和调比例LED白光的发展速度和往后在生活上的影响（未来前景），一般业内人事都心知肚明，我就不哆嗦了，白光最有前途但最复杂，现就LED白光上第一道难关：如何快速的调准色温和调配比进行个人自述：1，如何准确选荧光粉：一般客户只会给一个出货格规，当然色温范围是一定要有的，其次就是IV（亮度）范围值，一般作出口的产品CRI（显色指数）值也有要求，当然国内比较讲究的客户也对CRI值有要求。

现就举例说明：若一客户需要5050正白色温5500-6500，亮度5000mcd以上。

CRI要求80以上。

看到这规格，第一步：选晶片，晶片波段最好选450-452.5nm这段晶片在荧光粉的激发下亮度发挥得最高，第二步：选粉，把CIE图打开，将自已选要的色温范围诱在CIE图上，然后将colour temp(K)诱上去，看看是不是在能源区内，如此在CIE图上将你的晶片值那里引一条曲线，这条曲线及要穿过你所要的色温区又要贴近那条colour temp(K)线，如此曲线最终落在CIE右边黄色部分就是你要选的荧光粉的波段（大概而已），这些图我都有，如有需要的朋友可以QQ找我要，现正白一般都选560nm左右的荧光粉。

2：如何速调配比要想快速调出你想要的色温，本人自已想了一些小法子，下面就一步一步地往下说：先根据以前配正白的经验5050，5%比例配一个（以前可以配出），3%和7%各配一个（以防晶片波段有偏差）。

三种同时配好后，用同气压和时间点各点一到2颗材料。

不烘烤马上进行测试，拿流明638测试机来说，测试前一定要效准机。

将三种配比的数据测出来后诱在CIE图上，这三组数据联接起来一定能描出一条斜线，此时需要注意的是：是否斜线穿过你想要的色温区，是：那证明你的荧光粉选对了（数据点落不落在色区不要紧，只要斜线有穿过就够了），否：证明你粉选择失败，不过不要紧，还可以往下看，如果斜线落在色区上，证明你的粉的波长选低了，则需要选更高一点红或褐的粉，加在黄粉中混合用（混合粉粉粉比例需求救的也可以QQ我），若斜线落在色区以下，证明你的粉波长选高了。

“水果电池”实验报告【提出问题】水果电流和电压与什么因素有关？ 【作出假设】 ①与水果的种类有关 ②与插入铜、铁片的深度有关 ③与金属片之间的距离有关 【设计实验】 ①准备材料②进行实验 （方法：控制变量法）（一）探究与水果种类的关系（变量：水果种类） ⑴土豆①将带有锌片和铜片的导线插入土豆中，再与开关，LED 灯串联。

②闭合开关，观察LED灯。

LED灯发出微弱的光。

③将电流表串联进去，观察示数。

※电流表指针偏转角度较小，说明水果电池的电流很小。

④将电压表并联进去，观察示数橘⑵橘子①同上②闭合开关，观察LED灯。

④将电压表并联进去，观察示数比较：土豆电压：0.2v 橘子电压：0.1v说明：电压大小与水果种类有关，土豆电压大于橘子电压。

（二）探究与插入铜、铁片的深度的关系（变量：插入铜、铁片的深度）⑴插入一定深度将电压表并联后观察示数⑵全部插入将电压表并联后观察示数比较：插入一定深度电压：0.1v 全部插入电压：0.2v说明：电压大小与插入铜、铁片的深度有关。

（三）探究与金属片之间的距离的关系（变量：金属片之间的距离）⑴金属片之间的距离较小将电压表并联后观察示数⑵金属片之间的距离较大将电压表并联后观察示数比较：金属片之间的距离较小的电压：0.1v 距离较大的电压：略大于0.1v 说明：电压大小与金属片之间的距离有关，金属片之间的距离越大电压越大。

（四）探究与水果大小的关系（变量：水果大小）⑴大水果将电压表并联后观察示数⑵小水果将电压表并联后观察示数比较：大水果电压：0.1v 小水果电压：0.1v说明：电压大小与水果大小无关。

综上实验：电压大小与水果种类，插入铜、铁片的深度，金属片之间的距离有关，与水果大小无关。

LED灯测量方法试验的一般要求和设备要求1、实验室环境条件LED 灯的光电参数的测量应在环境温度为25℃±1℃，相对最大湿度为65%±5%的无对流风的环境中进行，并应保证测量时LED 路灯附近无空气流动。

老炼、寿命试验应在环境温度为25℃±5℃，相对最大湿度为65%±10%的无对流风的环境中进行，LED 灯周围允许有少量气流，但不允许有LED 路灯的振动和冲击。

环境温度测量点应设置在与LED 灯光度中心的同一水平面上，距离被测LED 灯约0.5 米处，测温探头应不受被测LED 灯照射。

气压：86kPa---106kPa。

2、电源电压要求内置控制LED 灯应在额定电压(如额定值是一个范围则取其中间值)和额定频率下进行试验或测量。

在稳定期间，电源电压应稳定在额定值的±0.5%的范围内;测量时，电源电压应稳定在额定值的±0.2%的范围内，基波频率偏差不得大于0.1%，谐波失真小于3%;寿命试验的电源电压应稳定在±2%以内。

外置控制LED 灯试验时一般在基准控制器驱动下或等效驱动条件下由电源供电或专用装置直接供电，供电电源或专用装置的输出电压或电流或功率应稳定在±0.2%的额定值范围内，如为交流驱动则应对频率和波形失真作出规定，一般情况下，基波频率偏差不得大于0.1%，谐波失真小于3%。

3、被测LED 路灯工作状态要求LED 灯发光特性有时会因散热问题受工作姿态限制，所以，在试验或测量时，如无特殊要求，LED 灯应以本推荐性技术规范规定的标准测量姿态置于自由空间中，且测量中，LED 灯应保持静止状态。

LED 灯应工作在热平衡状态，在监视环境温度的同时，还应监视LED 灯自身的工作温度，以保证试验的可复现性。

如可能监测LED 灯的结电压，则应监测结电压。

否则，应监测LED 灯外壳指定部位的温度。

4 被测LED 灯的稳定工作条件LED 灯的光电参数应在稳定后测量，判定LED 灯稳定工作的条件为：15 分钟内光通量或光强变化小于0.5%。

LED发光原理及特点LED（Light Emitting Diode），即发光二极管。

是一种半导体固体发光器件。

它是利用固体半导体芯片作为发光材料。

当两端加上正向电压，半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。

多变幻：LED光源可利用LED在电流瞬间通断发光无余辉和红、绿、蓝三基色原理，并发挥我们多年对LED显示屏控制技术的研究，采用LED显示屏控制技术实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的"动态光源"。

高节能：直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率达90%以上，同样照明效果比传统光源节能80%以上。

寿命长：LED为固体冷光源，环氧树脂封装，因此无灯丝发光易烧、热沉积等缺点。

工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长5倍以上。

利环保：冷光源、眩光小，无辐射，不含汞元素，使用中不发出有害物质。

高新尖：与传统光源比，LED 光源融合了计算机、网络、嵌入式控制等高新技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。

光源术语光通量（lm）：光源每秒钟发出可见光量之总和。

例如一个100瓦（w）的灯泡可产生1500流明（lm），一支40瓦（w）的日光灯可产生3500lm的光通量。

发光强度（cd）：光源在单位立体角度内发出的光通量，也就是光源所发出的光通量在空间选定方向上分布的密度。

光强的单位是坎特拉（cd），也称烛光。

如：一单位立体角度内发出1流明（lm）的光称为1坎特拉（cd）。

色温（k）：以绝对温度（k=℃+273.15）K来表示，即将一黑体加热，温度升到一定程度时，颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝变化。

当某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。

如：当黑体加热呈现深红时温度约为550℃，即色温为550℃+ 273 = 823K。

光效（lm/w）：光源发出的光通量除以所消耗的功率。