LED的发光原理及特牲.ppt

应用设计 二次光学设计、驱动电源设计 散热 作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备、确保LED长期工作。 芯片成本 价格是直接影响LED照明普及速度的关键因素。人们期望以LED灯的购置成本+能源成本+维护成本+废弃物处理成本比白炽灯和荧光灯低，但消费者仍以购置成本为选择标准， 一是做小→尺寸小 二是做大→功率大 三是做快→散热快 四是做低→成本低 五是独立→集成 响应时间 LED响应时间是指：通一正向电流时开始发光和熄灭所延迟时间，标志LED反应速度。 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。 不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs 其响应时间小于10-9S。因此它们可用在10~100MHZ 的高频系统中。???????????????  允许功耗P 当流过LED的电流为IF、管压降为UF ，那么，LED的实际功率消耗P为： P=UF×IF LED工作时，外加偏压、偏流一部分促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。 　若结温大于外部环境温度时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量。 　为保证LED安全工作，应该保证实际功率在最大允许功耗范围内。 光学特性 空间分布 光谱分布 光学参数 LED发光强度的空间分布 发光强度的空间分布又叫配光曲线。 空间分布不均匀 LED辐射的空间特性取决于封装半导体芯片结构及封装形式。 封装好的LED内可能带有内部反射杯、透镜以及一些散射和滤色材料。 发光面和角分布 光谱特性 LED光辐射光谱分布有其独特的一面。它不是单色光（如激光），也不是宽光谱辐射（如白炽灯），而是介于两者之间：有几十纳米的带宽、峰值波长位于可见光或近红外区域。 LED的波长分布有的不对称，有的则有很好的对称性，具体取决于LED所使用的材料种类及其结构等因素。 改变发光层的电致发光层结构及合金组分的比例，都会引起谱线的峰值波长和半宽度的变化。 LED光谱特性表征其单色性的优劣和其主要颜色是否纯正。 YAG荧光粉 LED的光学参数 光谱半宽度 峰值波长 中心波长 光谱分布和峰值波长：有的发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图所示。该发光管所发之光中某一波长λP的光谱能量（光强）最大，该波长为峰值波长。只有单色光有峰值波长，不同颜色的LED峰值波长是不同的，红光LED的峰值波长一般为690nm左右。蓝光LED的峰值波长一般为470nm左右。 光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度。是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔。中心波长入是指A、B的中点处对应的波长。 热学特性 当电流流过LED时，其PN结的温度（简称结温）将升高，严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。 结温的变化将引起LED光输出、发光波长及正向电压的变化。 LED的最高结温与所使用的材料及封装结构有密切关系。 热的损害 当LED的结温升高时，，材料的禁带宽度将减少，导致LED的发光波长变长，颜色红移。一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。 在室温下，结温每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右。 结温上升的原因 a、元件不良的电极结构b、P—N结的注入效率不 完美c、出光效率的限制d、LED元件的热散失能力。 降低LED结温的途径 a、减少LED本身的热阻b、控制额定输入功率 c、减少LED与二次散热机 构安装介面之间的热阻d、良好的二次散热机构e、降低环境温度 高效率：发光效率高，一个两瓦的LED灯相当于一个15瓦的普通白炽灯灯泡的照明效果 寿命长：LED灯最长可达100000小时；LED半衰减期可达50000小时以上 低耗电：比同光效的白炽灯最多可节省百分之七十 低故障：LED是半导体元件，与白炽灯和电子节能灯相比，没有真空器件和高压触发电路等敏感部件，故障极低，可以免维修 绿色、环保：单色性好，LED光谱集中，没有多余红外、紫外等光谱，热量、辐射很少，对被照物产生影响少。而且不含汞有害物质，废弃物可回收，没有污染 方向性强：平面发光，方向性强。它与点光源白炽灯不同，视角度≤180°，设计