一、LED发光效率:称为组件的外部量子效率,其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率,其实组件本身的电光转换效率,主要与组件本身的特性(如组件材料的能带、缺陷、杂质)、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子,在组件本身的吸收、折射、反射后,在组件外部可测量到的光子数目。,关于取出效率的因素了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积,整个组件的发光效果,也组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提高其内部量子效率,主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构,使电能不易转换成热能,进而间接提高LED的发光效率,从而可获得70%左右的理论内部量子效率,但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下,光靠提高组件的内部量子效率是不提高组件的总光量的,提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是:晶粒外型的改变——TIP结构,表面粗化技术。
二、LED发光机理:PN结的端电压构成势垒,当加正向偏置电压时势垒下降,P区和N区的多数载流子向对方扩散。电子迁移率比空穴迁移率大得多,会出现大量电子向P区扩散,构成对P区少数载流子的注入。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形式释放出去。这PN结发光的原理。
三、LED热学特性:小电流下,LED温升不明显。若环境温度较高,LED的主波长就会红移,亮度会下降,发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显著。散热设计很关键。
四、LED电气特性:电流控制型器件,负载特性类似PN结的UI曲线,正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化(指数级别),反向漏电流很小,有反向击穿电压。在使用中,应选择 。LED正向电压随温度升高而变小,具有负温度系数。LED消耗功率,一部分转化为光能,这是我们的。剩下的就转化为热能,使结温升高。散发的热量(功率)可表示为 。
五、LED光学特性:LED提供的是半宽度很大的单色光,半导体的能隙随温度的上升而减小,它所发射的峰值波长随温度的上升而增长,即光谱红移,温度系数为+2~3A/ 。LED发光亮度L与正向电流 近似成比例: ,K为比例系数。电流增大,发光亮度也近似增大。发光亮度也与环境温度有关,环境温度高时,复合效率下降,发光强度减小。
六、白光LED:类自然光谱白光LED主要有三种:第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来获得白光,这种白光成本最低,但是蓝光晶粒发光波长的偏移、强度的变化及荧光粉涂布厚度的改变均会影响白光的均匀度,而且光谱呈带状较窄,色彩不全,色温偏高,显色性偏低,灯光对眼睛不柔和不协调。人眼进化最适应的是太阳光,白炽灯的连续光谱是最好的,色温为2500K,显色指数为100。这种白光还改进,比如加多发光过程来改善光谱,使之连续且足够宽。第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光,发光原理类似于日光灯,该方法显色性更好,而且UV-LED不参与白光的配色,U