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LED发光原理及特性介绍

姚小熊27 来源:电工学习网 作者:电工学习网 2020-03-29 15:43 次阅读

1、LED发光机理:PN结的端电压构成必定势垒,当加正向偏置电压时局垒降低,P区和N区的大都载流子向对方涣散。因为电子搬迁率比空穴搬迁率大得多,所以会呈现许多电子向P区涣散,构成对P区少量载流子的写入。这些电子与价带上的空穴复合,复合时得到的能量以光能的方法开释出去。这便是PN结发光的原理。

2、LED发光功率:通常称为组件的外部量子功率,其为组件的内部量子功率与组件的取出功率的乘积。所谓组件的内部量子功率,正本便是组件自身的电光变换功率,首要与组件自身的特性(如组件资料的能带、缺点、杂质)、组件的垒晶构成及构造等有关。而组件的取出功率则指的是组件内部发作的光子,在通过组件自身的吸收、折射、反射后,实习在组件外部可丈量到的光子数目。因而,关于取出功率的要素包含了组件资料自身的吸收、组件的几许构造、组件及封装资料的折射率差及组件构造的散射特性等。而组件的内部量子功率与组件的取出功率的乘积,便是悉数组件的发光作用,也便是组件的外部量子功率。前期组件翻开会集在前进其内部量子功率,首要方法是通过前进垒晶的质量及改动垒晶的构造,使电能不易变换成热能,进而直接前进LED的发光功率,然后可取得70%摆布的理论内部量子功率,可是这么的内部量子功率简直现已挨近理论上的极限。在这么的情况下,光靠前进组件的内部量子功率是不或许前进组件的总光量的,因而前进组件的取出功率便变成首要的研讨课题。如今的方法首要是:晶粒外型的改动——TIP构造,外表粗化技能。

3、LED电气特性:电流操控型器材,负载特性相似PN结的UI曲线,正导游通电压的极小改动会致使正向电流的很大改动(指数等级),反向漏电流很小,有反向击穿电压。在实习运用中,应挑选 。LED正向电压随温度添加而变小,具有负温度系数。LED耗费功率 ,一有些转化为光能,这是咱们需求的。剩余的就转化为热能,使结温添加。宣告的热量(功率)可标明为 。

4、LED光学特性:LED供应的是半宽度很大的单色光,因为半导体的能隙随温度的上升而减小,因而它所发射的峰值波长随温度的上升而添加,即光谱红移,温度系数为+2~3A/ 。LED发亮光度L与正向电流 近似成份额: ,K为份额系数。电流增大,发亮光度也近似增大。别的发亮光度也与环境温度有关,环境温度高时,复合功率降低,发光强度减小。

5、LED热学特性:小电流下,LED温升不显着。若环境温度较高,LED的主波长就会红移,亮度会降低,发光均匀性、一起性变差。分外点阵、大显现屏的温升对LED的牢靠性、安稳性影响更为显着。所以散热计划很要害。

6、LED寿数:LED的长时刻作业会光衰致使老化,分外对大功率LED来说,光衰疑问愈加严峻。在衡量LED的寿数时,只是以灯的损坏来作为LED寿数的结尾是远远不行的,应当以LED的光衰减百分比来规矩LED的寿数,比方35%,这么更有含义。

7、大功率LED封装:首要思考散热和出光。散热方面,用铜基热衬,再联接到铝基散热器上,晶粒与热衬之间以锡片焊作为联接,这种散热方法作用较好,性价比照高。出光方面,选用芯片倒装技能,并在底面和周围面添加反射面反射出糟蹋的光能,这么能够取得更多的有消出光。

8、白光LED:类天然光谱白光LED首要有三种:榜首种是比照老练且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来取得白光,这种白光本钱最低,可是蓝光晶粒发光波长的偏移、强度的改动及荧光粉涂布厚度的改动均会影响白光的均匀度,并且光谱呈带状较窄,颜色不全,色温偏高,显色性偏低,灯火对双眼不柔软不谐和。人眼通过进化最习气的是太阳光,白炽灯的接连光谱是最佳的,色温为2500K,显色指数为100。所以这种白光还需求改进,比方加多发光进程来改进光谱,使之接连且满意宽。第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来取得白光,发光原理相似于日光灯,该方法显色性非常好,并且UV-LED不参加白光的配色,所以UV-LED波长与强度的不坚定关于配出的白光而言不会分外地活络,并可由各色荧光粉的挑选和配比,调制出可接受色温及演色性的白光。但相同存在所用荧光粉有用转化功率低,分外是赤色荧光粉的功率需求大崎岖前进的疑问。这类荧光粉发光安稳性差、光衰较大、协作荧光粉紫外光波长的挑选、UV-LED制造的难度及抗UV封装资料的开发也是需求打败的艰难。第三种是运用三基色原理将RGB三种超高亮度LED混构成白光,该方法的长处是不需通过荧光粉的变换而直接配出白光,除了可防止荧光粉变换的扔掉而得到较佳的发光功率外,更能够分隔操控红、绿、蓝光LED的发光强度,抵达全彩的变色作用(可变色温),并可由LED波长及强度的挑选得到较佳的演色性。但这种方法的疑问是绿光的变换功率低,混光艰难,驱动电路计划凌乱。别的,因为这三种光色都是热源,散热疑问更是其它封装方法的3倍,添加了运用上的艰难。 偏振LED和三波长全彩化的白光LED将是将来的翻开方向。

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