顏色:改變電流可以變色,發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法,調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙,實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時為紅色的 LED ,隨著電流的增加,可以依次變?yōu)槌壬S色,后為綠色。
亮度 LED燈珠的亮度不同,價格不同。 燈珠:一般亮度為60-70 lm;球泡燈:一般亮度為80-90 lm。 1W紅光,亮度一般為30-40 lm;1W綠光,亮度一般為60-80 lm;1W黃光,亮度一般為30-50 lm;1W藍光,亮度一般為20-30 lm。 注:1W亮度為60-110lm;3W亮度高可達240lm;5W-300W是集成芯片,用串/并聯(lián)封裝,主要看多少電流,電壓,幾串幾并。 LED透鏡:一次透鏡一般用PMMA、PC、光學玻璃、硅膠(軟硅膠,硬硅膠)等材料。角度越大出光效率越高,用小角度的LED透鏡,光線要射得遠的。
半導體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)簡單,體積小,工作電流小,使用方便,成本低,所以在光電系統(tǒng)中的應用極為普遍。在正向偏置下,半導體PN結(jié)或與其類似的結(jié)構(gòu)能夠發(fā)出可見光或近紅外光,這種把電能直接轉(zhuǎn)換為光能的器件稱為發(fā)光二極管,簡稱LED。
電致發(fā)光現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于1923年,當時并沒有引起人們的注意。隨著近代技術(shù)的發(fā)展,對發(fā)光器件提出了新的要求,希望發(fā)光管簡單、可靠、壽命長、價格低、小型化。所以自60年代開始電致發(fā)光的研究非常活躍。
原子、分子和某些半導體材料,能分別吸收和放出一定波長的光或電磁波。根據(jù)固體能帶論,半導體中電子的能量狀態(tài)分為價帶和導帶,當電子從一個帶中能態(tài)E1躍遷(轉(zhuǎn)移)到另一帶中的能態(tài)E2時,就會發(fā)出或吸收一定頻率(υ)的光。υ與能量差(ΔE=E2-E1)成正比,即
此式稱為玻爾條件。式中h=6.626×10-34J·s。當發(fā)光二極管工作時,在正偏下,通常半導體的空導帶被通過結(jié)向其中注入的電子所占據(jù),這些電子與價帶上的空穴復合,放射出光子,這就產(chǎn)生了光。發(fā)射的光子能量近似為特定半導體的導帶與價帶之間的帶隙能量。這種自然發(fā)射過程叫作自發(fā)輻射復合(圖1)。顯然,輻射躍遷是復合發(fā)光的基礎。注入電子的復合也可能是不發(fā)光的,即非輻射復合。在非輻射復合的情況下,導帶電子失去的能量可以變成多個聲子,使晶體發(fā)熱,這種過程稱為多聲子躍遷;也可以和價帶空穴復合,把能量交給導帶中的另一個電子,使其處于高能態(tài),再通過熱平衡過程把多余的能量交給晶格,這種過程稱為俄歇復合。隨著電子濃度的提高,這種過程將變得更加重要。帶間躍遷時,輻射復合和非輻射復合的兩種過程相互競爭。有的發(fā)光材料表現(xiàn)為輻射復合占優(yōu)勢。
LED的結(jié)構(gòu)依應用和材料摻雜情況而異。用于可見光指示和顯示方面的LED,要求結(jié)構(gòu)佳化以獲得率;用于光通信方面的LED,需要有高輻射度以把大功率耦合入纖維,還希望有較大的調(diào)制能力。用作指示燈和顯示器的LED的基本結(jié)構(gòu)見圖2。
光通信用 LED的發(fā)射波長在光纖呈現(xiàn)低損耗的窗口區(qū)。0.8~0.9微米的GaAlAs-GaAs發(fā)光管和1.3~1.6微米的InGaAsP-InP發(fā)光管,波長分別落在石英纖維的和第二個透明窗口。為了與纖維耦合,光可以從LED的一面或一邊提取。
用作指示燈的LED有兩種結(jié)構(gòu):徑向引線結(jié)構(gòu)和軸向引線結(jié)構(gòu)。前者尺寸小、價格低,適宜安裝在印刷電路板上;后者既可安裝在儀器面板上,又可直接安裝在印制線路板上。專為印制線路板設計的小的LED指示燈,可與晶體管和集成電路兼容,用來指示電路狀態(tài)和故障。LED可作為電視頻道調(diào)諧指示器,還可用于高保真度收音機和錄音機以及汽車、飛機和機電工業(yè)。大多數(shù)指示燈是單管芯,新發(fā)展的還有雙色燈和多色燈。
所屬分類:LED發(fā)光器件/特殊LED發(fā)光器件
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