LED详细介绍-入门信息.ppt

LED;LED lights;LED历史; 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED是将GaN(氮化镓)芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。;白光LED;LED照明新光源;LED结构和基本原理; 2. LED的基本工作原理 LED 是一种直接注入电流的发光器件，是半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时，发射出光子的结果，这就是通常所说的自发发射跃迁。当LED的PN结加上正向偏压，注入的少数载流子和多数载流子（电子和空穴）复合而发光。值得注意的是，对于大量处于高能级的粒子各自分别自发发射一列一列角频率为ν ＝Eg/h的光波，但各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，并且每个粒子所发射的光沿所有可能的方向传播，这个过程称为自发发射。其发射波长可用下式来表示： λ(μm)＝1.2396/Eg(eV) 简单的说： 就是电流从LED正极流到LED负极，LED就会发光 光的强弱与电流有关。 ;LED电学特性; （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。;2. C-V特性 鉴于LED的芯片有(250×250um)， (280×280um)， (300×300um)，故pn结面积大小不一，使其结电容（零偏压） C=A[介电常数*q*N0/2V]^n（约几个pF） 其中A为结面积，N0是约化浓度，n为结系数 C-V特性呈二次函数关系（如图）。可由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。; 4. 响应时间 响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD（液晶显示）约10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都达到10-6~10-7S（us级）。 ① 响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图中tr 、tf 。图中t0值很小，可忽略。 ② 响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。 LED的点亮时间——上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。 LED 熄灭时间——下降时间tf是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。;LED的组成;LED光学特性; 由图2可以看出，当器件温度升高时，光谱曲线随之向右移动，从峰值波长的变化可以求出LED的波长温度系数。; 2. 发光法向光强及其角分布Iθ a. 发光强度（法向光强）是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。 b. 发光强度的角分布Iθ是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。它主要取决于封装的工艺（包括支架、模粒头、环氧树脂中添加散射剂与否）; ⑴ 为获得高指向性的角分布（如图1） ① LED管芯位置离模粒头远些； ② 使用圆锥状（子弹头）的模粒头； ③ 封装的环氧树脂中勿加散射剂。 采取上述措施可使LED θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性。 ? ⑵ 当前几种常用封装的散射角（2θ1/2角） 圆形LED：5°、10°、30°、45° 贴片LED：60 °; 3. 发光峰值波长及其光谱分布 LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线 ——光谱分布曲线。当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之