发光二极管与.ppt

第一页，共二十九页，2022年，8月28日 发光二极管（LED） ——工作原理 发光二极管（light emitting diode，LED），是利用正向偏置PN结中电子与空穴的辐射复合发光的，是自发辐射发光，不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布，也不需要光学谐振腔，发射的是非相干光。 第二页，共二十九页，2022年，8月28日 发光二极管（LED） ——工作原理 第三页，共二十九页，2022年，8月28日 1、发光二极管的伏安特性曲线 表示发光二极管性能的参数有电学方面的，也有光学方面的，最基本的是发光二极管的电流-电压特性。曲线形状和普通半导体二极管差不多，电压值很低时，几乎没有电流；在正向特性一边，电压超过1V或1.5V左右时，电流迅速上升，显示出欧姆导通特性，这个电压值称为开启点。开启点电压的大小决定于半导体材料。 第四页，共二十九页，2022年，8月28日 2、光通密度与电流密度的关系 总的说来，光通密度随着电流密度的增加而成正比例增加，但不容易出现饱和，镓铝砷和镓砷磷发光二极管就是呈现这样的特性。对于一些掺杂不是很高的材料，当载流子达到一定数值后，光通密度达到饱和，再增加电流注入时，光通密度增加很少，甚至不再增加。 电流密度/（mA·cm-2） 光通密度（lm·cm-2） 1 10 102 103 1 10 102 103 0 10-1 磷化镓、绿色 磷化镓、红色 镓砷磷 镓铝砷 第五页，共二十九页，2022年，8月28日 3、出光效率 出光效率 是指P-N结辐射复合产生的光子射到外部的百分数。 换句话说，是表示器件内部的光如何有效地发射出来的参数。 影响因素： 半导体本身对光的吸收； 材料表面的反射（晶体和空气折射率所决定的全反射）。 第六页，共二十九页，2022年，8月28日 说明及解决措施 由于所用半导体材料的折射比空气的折射率大得多，因此，出射角度不大时，就已经形成了全内反射，使得结平面产生的光透射不出来。即使出射角度很小时，也会有一大部分光被反射回去。光线在空气界面折射时，按照菲涅尔射定律，有部分能量反射回去。 为了提高光的透射率，人们想了很多措施，如用高折射率、低熔点的透明玻璃对管芯进行拱形或半球形封装。光在封装材料内，几乎是垂直地入射到空气界面，所以不会产生全内反射，这样出光效率可以提高4~7倍。 第七页，共二十九页，2022年，8月28日 LED的特点及应用 一、特点 1.LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角大。 2.LED的发光颜色非常丰富，通过选用不同的材料，可以实现各种发光颜色。而且通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。 第八页，共二十九页，2022年，8月28日 LED的特点及应用 ３、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即使在日光下，由LED发出的光也能视认。正是基于这一优势，在室外用信息板、广告牌、道路通行状况告示牌等方面的应用正迅速扩大。 4、 LED单元体积小。在其他显示器件不能使用的极小范围内也可使用，，再回上低电压、低电流驱动的特点，作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的使用范围还会进一步扩大。 第九页，共二十九页，2022年，8月28日 LED的特点及应用 ５、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场地面的信号光源，是一个新的应用领域。 第十页，共二十九页，2022年，8月28日 LED的应用 指示灯 在LED的应用中，首先应举出的是各种类型的指示灯、信号灯， LED正在成为指示灯的主要光源。LED的寿命在数十万小时以上，为普通白炽灯的100倍以上，而且具有功耗小、发光响应速度快、亮度高、小型、耐振动等特点，在各种应用中占有明显的优势. 第十一页，共二十九页，2022年，8月28日 LED的应用 数字显示用显示器 利用LED进行数字显示，有点矩阵型和字段型两种方式。点矩阵型如图示，使LED发光元件纵横按矩阵排列，按需要显示的数字只让相应的元件发光。为进行数字显示，每个数字需要７行５列的矩阵，共需35个元件。除数字之外，还可显示英文字符、罗马字符、日文假名等，其视认性也很好。 第十二页，共二十九页，2022年，8月28日 LED的应用 平面显示器 LED还可以用于平面显示，其优点是，由于LED为固体元件，可靠性高，与采用白炽灯的显示器相比，功耗小；可以制作对于CRT及LCD来说不容易做出的大型显示器等。 LED平面显示器可分为单片型、混合型及点矩陈型等几大类。 第十三页，共二十九页，