不錯不錯.厲害厲害.

用了幾個LED啊?

多謝夸獎,一共用了48支LED

DIY的樂趣就在于此....頂一下...

好像有人說對眼睛不好,不要長期使用.至于為什么我到不太清楚,可能含紫外線?

用InGaN藍(lán)光LED與YAG熒光粉制造自然白光LED

The Fabrication of White LED Using InGaN Blue LED and YAG Fluorescence


物理學(xué)院物理學(xué)系98級    王宇方


摘要

     本文報導(dǎo)了通過結(jié)合自行研制的InGaN/GaN藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)與釔鋁石榴石(YAG)熒光粉結(jié)合而得的白光發(fā)光二極管(W-LED).在室溫、正向電壓3.5V、正向電流20mA時W-LED軸向亮度為1cd,CIE色坐標(biāo)為(0.31,0.38),接近純白色(0.33,0.33).
關(guān)鍵詞:白光,LED,YAG熒光粉


Abstract
    It is reported that the white light emitting diodes are fabricated by combining InGaN/GaN blue LED and YAG fluorescence. At forward voltage Vf=3.5V, forward current If=20mA, and room temperature, the luminous intensity of the white LED is 1cd, and the chromaticity coordinate (x, y) (0.31, 0.38), which is near to the pure white (0.33,0.33).
Key words: white light, LED, YAG fluorescence


全固體白光發(fā)光二極管(W-LED)將作為照明光源取代以愛迪生發(fā)明的白熾燈泡為代表的照明光源,引發(fā)照明界的一場革命,已取得科學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界的共識.[1,2]
作為照明光源,W-LED具有體積小、壽命長等優(yōu)點,而且,與白熾燈相比,后者的輻射主要集中在紅外區(qū),產(chǎn)生大量熱量,W-LED則是一種冷光源,輻射主要集中在可見光區(qū),幾乎不產(chǎn)生熱,也消除了非可見光區(qū)電磁波對人體的危害;與熒光燈相比,W-LED的制造與使用過程都不會引入汞的污染,與疊有許多線狀光譜的熒光燈光譜,W-LED的連續(xù)光譜更接近自然光;此外,由于使用低于5V的直流電源,W-LED不會有50Hz的閃爍現(xiàn)象;由于燈體封裝在樹脂中,W-LED對震動等因素不敏感,比燈絲或燈管對環(huán)境的適應(yīng)性更高.
基于LED的種種優(yōu)點,它將能取代部分難以更換或昂貴的發(fā)光設(shè)備, 比如目前已開始應(yīng)用在交通照明以及背景光照明等,[4]甚至在醫(yī)學(xué)上,W-LED被用于內(nèi)窺鏡的照明,使無引線內(nèi)窺鏡得以實現(xiàn).[5]
近年來,隨著氣相外延生長的化合物半導(dǎo)體薄膜技術(shù)的改進(jìn),特別是在金屬有機(jī)化合氣相沉積(MOCVD)技術(shù)方面取得的巨大進(jìn)展.用MOCVD方法制成的發(fā)光二極管(LED)顯著的提高了發(fā)光強(qiáng)度,并增加了顏色的變化范圍.GaN基藍(lán)色LED出現(xiàn)后,紅綠藍(lán)三色LED全部完成,幾乎可以實現(xiàn)人眼能分辨的全部顏色.其中白色LED成了人們關(guān)注的焦點.[6]
1931國際照明委員會(CIE)色度圖(如圖1)顯示了顏色之間的關(guān)系.色度圖是建立在人眼視網(wǎng)膜上有三種不同的顏色感應(yīng)細(xì)胞的基礎(chǔ)上.相應(yīng)每種細(xì)胞的不同響應(yīng),每種顏色可以用三個色度參量(X,Y,Z)來表示.又由于理論上任何顏色都可以用三基色混合而成,用歸一化的色坐標(biāo)(x,y,z)表示這三種基色所占的份量,x+y+z=100%,z由(x,y)唯一確定,因此任何顏色都可以用(x,y)色度圖上的點來表示.圖中E是概念中的純白色,坐標(biāo)為(0.33,0.33).作為色彩混合的一個例子,白光可以用若干方法得到.它可以是可見光區(qū)的連續(xù)光譜,如日光、白熾燈的黑體輻射,也可以是由若干光譜色合成,如汞燈的線狀光譜.[7] 這里的W-LED所發(fā)出的白光是由InGaN/GaN藍(lán)光LED的藍(lán)光與YAG熒光粉發(fā)出的黃光合成,[5] 色坐標(biāo)(0.31,0.38)接近純白色點.

圖1:CIE(x,y)色度圖.其中E代表純白色,X帶表W-LED的顏色.

照明光的光譜不同,物體反射光的顏色也不同,甚至面目全非.人們習(xí)慣于看日光下的東西,所以用日光來定義照明光的顯色指數(shù),也就是色彩還原性.規(guī)定能將標(biāo)準(zhǔn)檢測色還原到日光下顏色的光源,其顯色指數(shù)為100,顯色指數(shù)的最大值.W-LED顯色指數(shù)為60~70,與普通熒光燈接近.
采用低壓MOCVD技術(shù)制成的單量子阱(SQW)InGaN/GaN藍(lán)光LED的電致發(fā)光光譜如圖2,發(fā)光峰為460nm,半峰值全寬(FWHM)為30nm,熒光染料是高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的釔鋁石榴石(YAG)熒光粉,吸收峰為460nm,發(fā)射光譜如圖3.發(fā)射譜是可見光區(qū)內(nèi)的寬譜,峰值550nm,顏色為黃色.藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹脂薄層,約200-500nm,YAG的質(zhì)量含量為30-50%.LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收,另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合,可以得到得白光.之所以采用這種方法,是因為這樣得到的白光均勻穩(wěn)定,與紅綠藍(lán)三基色白光等相比,更接近自然日光.[4]發(fā)光部分封裝在樹脂中,成為直徑3mm(Φ3)的LED.











圖2,藍(lán)光光譜       圖3,YAG發(fā)射光譜

改變YAG的含量制得一系列LED,它們顏色的(x,y)坐標(biāo)如圖4所示.正如色彩相加混合原理所預(yù)計,它們分布在直線AB上,E是概念中的純白光.這說明可以通過改變YAG的含量來控制LED的固有色.進(jìn)一步加大YAG含量,則有可能得到不同的白色甚至黃色.













圖4.LED色度隨熒光粉含量的變化

W-LED的xy色坐標(biāo)為(0.31,0.38).根據(jù)相關(guān)色溫公式(McCamy,1992)[8]:
T=-437n3+3601n2-6861n+5514.31
n=(x-0.3320)/(y-0.1858)
可知其色溫為6400K.調(diào)節(jié)熒光粉的含量,色溫可以在5000~20000K間變化.通過對標(biāo)準(zhǔn)檢測色的還原程度計算[8],W-LED的顯色指數(shù)多在70左右.
發(fā)光光譜如圖5,亮度通常是1cd,個別達(dá)到2cd,甚至3cd以上.可以看出發(fā)光光譜是由一個寬帶和一個窄帶組成,峰值分別在460nm,即藍(lán)光LED發(fā)射峰和主要在550nm的寬帶譜,即YAG的發(fā)射峰.光譜能量分布集中在可見光區(qū),包含了從藍(lán)到紅的全可見波長.











圖5.白色LED光譜   圖6.白色LED光強(qiáng)角分布

W-LED光強(qiáng)的角分布如圖6.可以看出它是一種高聚光發(fā)光二極管,半強(qiáng)度角約為150.同時,改善封裝工藝,減小半強(qiáng)度角或提高YAG在樹脂中溶解的均勻性,也有助于提高軸向亮度.使其具有更好的色彩還原性.并且通過控制YAG含量得到一系列適用于不同用途的白色,如冷白、日光色、暖白、紫白等.
總之,W-LED是結(jié)合InGaN藍(lán)色LED與YAG熒光粉而得,固有色隨熒光物質(zhì)的量變化而改變.在室溫,正向電壓3.5V,正向電流20mA時,軸向亮度1cd,xy色度坐標(biāo)(0.31,0.38).


致謝
衷心感謝張國義老師一年來在科研上給我的精心指導(dǎo)與接觸前沿科技的機(jī)遇,張老師淵博的知識,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,獨到的見解給我留下了深刻的印象.感謝楊志堅老師在實驗上對我的指導(dǎo),鼓勵我放開手腳,大膽靈活地實現(xiàn)我的想法.感謝丁曉民老師教我養(yǎng)成一絲不茍的科研習(xí)慣,丁老師對我的學(xué)習(xí)、生活和工作都十分關(guān)心,她無微不至的關(guān)懷讓我深受感動.感謝GaN系列材料與器件研究組的全體老師和同學(xué)對我的關(guān)心與幫助.感謝政基金給我這個走進(jìn)實驗室的機(jī)會.



參考文獻(xiàn):
[1]梁春廣,半導(dǎo)體情報 2000,37(1):1
[2]Savage N, Technology Review, 2000, 103(5):38
[3]Engelke R, Electronic Design, 1999, 47(1):20
[4]Cohen S, Electronic News, 1997, 43(2115):25
[5]Iddan G, Nature, 2000, 405(6785):417
[6]楊笑衛(wèi),中國照明電器2000,1:27
[7]Ponce F A, Bour D P. Nature 1997,386(2):351-9
[8]大田 登,色彩工學(xué),西安交通大學(xué)出版社1998:102


作者簡介:王宇方,女,1981年生,江西南昌人,1998年入北京大學(xué)物理系學(xué)習(xí)并參加北京大學(xué)理科試驗班.2000年參加政基金活動,在張國義老師指導(dǎo)下研究白光發(fā)光二極管的實現(xiàn).2000年底研究組的白光發(fā)光二極管項目通過863成果驗收.2001年參加全國光電子器件與集成技術(shù)會議,論文收入會議論文集,后來被轉(zhuǎn)載于“國際光電與顯示”2001年8月第141頁.同時該論文也被“高技術(shù)通訊”雜志接收.


感悟與寄語:這一年來我看了很多書,學(xué)到很多知識;接觸了很多人,交了很多朋友.而最主要的就是我感受到了研究的樂趣.雖然由于進(jìn)實驗室,我不得不犧牲一些課余時間,推遲一些個人的計劃,但這段寶貴的經(jīng)歷將使我終生難忘.


指導(dǎo)教師簡介:張國義博士是北京大學(xué)物理學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師,中國物理學(xué)會發(fā)光學(xué)會理事會常務(wù)理事,中國電子協(xié)會理事,《發(fā)光學(xué)報》、《液晶與顯示》編輯委員會委員.自1993年領(lǐng)導(dǎo)課題組開展氮化物半導(dǎo)體材料和器件的研究,先后兩次組織召開國際氮化物半導(dǎo)體材料和器件專題研討會,多次參加國際會議,多次被聘任為重大氮化物半導(dǎo)體國際會議的委員,發(fā)表論文100多篇,取得了豐碩研究成果.

是的,一般的白光LED出來的光線是對人眼睛不大好,如果長期看書就不用它,用它做些其他還是可以的...鼓勵的是DIY的精神.呵呵

老大,你能否把你的這些圖片也附加上去啊??

燈做得不錯啊

沒有辦法,網(wǎng)上下載的時候就沒有圖片.

據(jù)美國能源部預(yù)測,2010年前后,美國將有55%的白熾燈和熒光燈被LED替代

謝謝夸獎

LED照亮信息時代的新技術(shù)
被譽(yù)為“照亮未來的技術(shù)”的LED(Light-Emitting-Diode-發(fā)光二極管),漸漸走近了我們的日常生活,并將引導(dǎo)我們走向更加光明的未來.
    LED后來居上
  在愛迪生1879年發(fā)明碳絲白熾燈之后,照明技術(shù)便進(jìn)入一個嶄新的時代.回顧20世紀(jì)的照明史,熒光類、汞燈、高低壓鈉燈、金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈、高頻無極熒光燈、微波硫燈等新光源層出不窮,然而,真正引發(fā)照明技術(shù)發(fā)生質(zhì)變的,還是LED.與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比,LED的最大區(qū)別是結(jié)構(gòu)和材料的不同,它是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體,上下兩層裝有電極、中間有導(dǎo)電材料,就像一塊漢堡包,可以發(fā)光的材料是夾層中的肉餅,光的顏色根據(jù)材料性質(zhì)的不同而有所變化.
  白熾燈從它問世的那一天起,就帶有先天性缺陷,鎢絲加熱耗電大,燈泡易碎耗能大,而且容易觸電.熒光燈雖說比白熾燈節(jié)電節(jié)能,但對人的視力不利,燈管內(nèi)的汞也有害于人體和環(huán)境.LED屬于全固體冷光源,更小、更輕、更堅固,工作電壓僅有兩伏特,使用壽命長達(dá)十多年.按照通常的光效定義,LED的發(fā)光效率并不高,但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,效率可達(dá)80-90%,同等光效的白熾燈可見光效率僅為10-20%;單體LED的功率一般在0.05-1W,通過集群方式可以滿足不同需要.
    高亮度LED的出現(xiàn)具有劃時代意義,它將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后最偉大的發(fā)明之一.最早研制的LED只能發(fā)出紅色的光,用于電子設(shè)備中的指示燈.如今,LED已能發(fā)出紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、橙色、琥珀色、藍(lán)綠雙色、紅綠雙色、黃綠色、純綠色、翠綠色、白色各種光束.在我國各大城市,已經(jīng)到處可見LED的眩目光彩,LED正在改變我們的生活和工作環(huán)境.
    半導(dǎo)體技術(shù)在引發(fā)微電子革命之后,正在孕育一場新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命.LED已成為信息時代的閃亮標(biāo)志,將逐步取代白熾燈和熒光燈等傳統(tǒng)照明技術(shù).
    突出的優(yōu)點、廣泛的用途
    到過美國紐約時代廣場的人也許不會忘記,高高在上的可口可樂廣告畫面清晰,色彩鮮艷,栩栩如生,在電腦控制下的圖象變幻無窮.其實,早在上個世紀(jì) 90 年代初,德國慕尼黑機(jī)場以及法國和西班牙的高速公路上就出現(xiàn)了采用LED照明的廣告牌或道路指示燈,檢修時不用登高打開燈箱,只要在地面打開導(dǎo)光管的光源盒,就能更換光源.
    LED魅力四射,優(yōu)點多多.除了壽命長、耗能低之外,LED更大的長處有三點:一是應(yīng)用非常靈活,可以做成點、線、面各種形式的輕薄短小產(chǎn)品;二是環(huán)保效益更佳,由于光譜中沒有紫外線和紅外線,既沒有熱量,也沒有輻射,屬于典型的綠色照明光源,而且廢棄物可回收,沒有污染;三是控制極為方便,只要調(diào)整電流,就可以隨意調(diào)光,不同光色的組合變化多端,利用時序控制電路,更能達(dá)到豐富多彩的動態(tài)變化效果.

  LED不僅可用于大型廣告顯示屏,還可以用于建筑和交通照明.LED作為城市重點建筑的夜景照明,在勾勒輪廓上可以大顯身手,能夠模擬任何色彩,光通量的損耗和維護(hù)費用也大大降低.由于體積小,LED適合制作成線條燈具,LED作成地?zé)?指示方向、步道和車道,安全可靠,經(jīng)久耐用.以往,在城市的夜空中,最妖嬈的也許就數(shù)霓虹燈了,但是,由于霓虹燈最容易損壞,我們常?？吹?霓虹燈顯示的畫面和文字總是缺胳膊掉腿.如果采用LED取代霓虹燈作為顯示標(biāo)志,不僅可以避免殘缺不全的遺憾,而且可以達(dá)到隨欲的境界.

  最初,LED只是作為微型指示燈,在計算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用,隨著大規(guī)模集成電路和計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,LED顯示屏正在迅速崛起,作為新一代顯示媒體,LED已成為現(xiàn)代城市一道靚麗的風(fēng)景線,廣泛應(yīng)用于各種公共場合.近年來,LED逐漸擴(kuò)展到通用照明領(lǐng)域,從證券行情到股票機(jī),從筆記本電腦到數(shù)碼相機(jī),從PDA到手機(jī),從室內(nèi)照明到汽車車燈,LED無處不在.
    有機(jī)LED顯示屏的單個元素反應(yīng)速度是LCD液晶屏的1000倍,在強(qiáng)光下也可以照看不誤,并且適應(yīng)零下40度的低溫.據(jù)悉,國外一家公司正在開發(fā)一種頭盜式取景器,將指甲蓋大小的高分辨率有機(jī)LED顯示器置入其中,戴上這種半透明頭盔顯示器,飛行員可以毫不費力地查看各種飛行數(shù)據(jù);正在進(jìn)行手術(shù)的外科醫(yī)生眼睛無需離開手術(shù)臺,就能看到復(fù)雜的診斷圖像;飛行機(jī)械師在檢修飛機(jī)時,目光所至即可看到相應(yīng)部件的維修手冊.更令人心動不已的是,戴上有機(jī)LED顯示屏制成的眼鏡,還可以開開心心看電影,視角可以達(dá)到160度.
  LED照亮未來
  在現(xiàn)代都市中,大功率氣體放電燈、泛光照明、霓虹燈、燈箱廣告等光源所產(chǎn)生的光污染,已經(jīng)對人類、自然環(huán)境以及天文觀察造成嚴(yán)重危害.21世紀(jì),解決光污染,是照明技術(shù)急待突破的課題,LED應(yīng)運(yùn)而生,前途無量.

  白光LED的出現(xiàn),是LED從標(biāo)識功能向照明功能跨出的實質(zhì)性一步.白光LED最接近日光,更能較好反映照射物體的真實顏色,所以,從技術(shù)角度看,白光LED無疑是LED最尖端的技術(shù).

  白光LED的應(yīng)用市場將非常廣泛,也是取代白熾鎢絲燈泡及熒光燈的“殺手”.目前,白色LED已開始進(jìn)入一些應(yīng)用領(lǐng)域,應(yīng)急燈、手電筒、閃光燈等產(chǎn)品相繼問世.但是,由于價格十分昂貴,故而難以普及.一組亮度相當(dāng)于40瓦白熾燈的白色LED,其售價為220美元,白色LED普及的前提是價格下降,而價格下降必須在白色LED形成一定市場規(guī)模才有可能,毫無疑問,兩者的融合最終有賴于技術(shù)進(jìn)步.

  據(jù)美國能源部預(yù)測,2010年前后,美國將有55%的白熾燈和熒光燈被LED替代,每年節(jié)電價值可達(dá)350億美元,可能形成一個500億美元的大產(chǎn)業(yè).日本提出,LED將在2006年大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈.為了搶占未來市場的制高點,通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆等世界三大照明工業(yè)巨頭紛紛行動,與半導(dǎo)體公司合作成立LED照明企業(yè),目標(biāo)是在2010年前把LED發(fā)光效率再提高8倍,價格降低99%.

  未來照明市場的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)開火.我國擁有巨大的照明工業(yè)和照明市場,去年,我國照明電器銷售收入445億元,出口創(chuàng)匯43億美元,專家預(yù)計3年內(nèi)我國發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值可達(dá)30億~40億美元.在半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域,我國與世界先進(jìn)水平差距較小,我國自主研制的第一個LED比世界上第一個LED僅僅晚幾個月,整體技術(shù)水平也只比發(fā)達(dá)國家相差3年左右.為了適應(yīng)高速增長的市場需求,我國已將LED分別列為31項國家鼓勵發(fā)展的電子產(chǎn)品和20種鼓勵外商投資的電子產(chǎn)品和技術(shù).

本身就沒有圖片嗎?

原文就一張圖


圖1:CIE(x,y)色度圖.其中E代表純白色,X帶表W-LED的顏色.500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/35/1131417123.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

有沒有40瓦的燈泡亮?
用什么電源?
我也想做一個

沒必要那么多燈吧?你的LED每個多少W?想不明白怎么怎么多!

好!好!老兄花了不少銀子吧!市電直接驅(qū)動還是加了變換電路?

有了,整個臺燈消耗的功率只有5W左右,自己做得小開關(guān)電源供電.

要的,沒有那么多等的話,照亮的面積太小,我讓每個燈的方向都不同,這樣桌面上兩本翻開的大書都可以照亮.看起書來很舒服的.

燈花了我將近30塊,其他的都是實驗室的,不花錢,要知道LED的壽命要10萬小時,花這點錢值得.

您 的LED燈還不到50個吧,5W的功率?效率太低了點吧.我不知道您的供電電路是怎么做的?

我想問一下 如何用12伏蓄電池點亮50個白色發(fā)光二極管?

我想問一下 如何用12v蓄電池點亮50個led ?

做一個輸出是7.5V到10.5V連續(xù)可調(diào)的buck變換器,把白色發(fā)光二極管3個3個串聯(lián),然后3個3個串聯(lián)起來的發(fā)光二極管并聯(lián)接于變換器輸出端,調(diào)節(jié)電壓時發(fā)光管的亮度也跟著變化.

輸出電壓也可以是4.8V到7V之間連續(xù)可調(diào),或者是2.4V到3.5V連續(xù)可調(diào),由串聯(lián)二極管個數(shù)決定,我做過實驗,對于我買的這種二極管單個二極管2.4V供電時,通過電流大概1mA左右,3.5V供電時通過電流在20毫安左右.

小開關(guān)電源

如用IC,我有辦法,用IC直接驅(qū)動.

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可惜現(xiàn)在LED 的成本太高了,什么時候才能在室內(nèi)照明普遍開呢?

有量產(chǎn)的LED臺燈方案,支持定時開關(guān)機(jī),PWM亮度調(diào)節(jié),同步顯示亮度等,調(diào)光時絕不影響亮度.QQ:820682462 TEL:13912669135  

500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/77/321341243427320.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/77/321341243427326.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/77/321341243427332.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/77/321341243427337.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">