LED光源在光学引擎的应用.ppt
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1、LED光源在光学引擎的应用,LED的基本概念,*用半导体PN结或类似结构把电能转换成光能的元件称为发光二极管(LED Light Emitting Diode)*光由注入的电子和空穴复合而产生,也称注入式电致发光*广义的讲:包括可见光LED 非可见光LED 半导体激光器(Laser Diode)一般的讲:包括可见光LED*LED与LD的区别:半导体激光器是具有谐振腔异质结构的LED,LED发光原理,*平衡PN结空间电荷区的形成*PN结正向注入效应 外加电场的方向与自建电场方向相反,空间电荷区的电场被削弱,载流子的扩散大于漂移,电子从N区注入到P区,空穴从P区扩散到N区这种现象叫正向注入效应*在
2、P区的电子和在N区的空穴分别与多子复合,复合时放出能量:1 以光子的形式转变为光能(辐射复合)2 以声子的形式转变为热能(晶格振荡,非辐射复合),LED的结构,半导体发光(固态发光)优点,*半导体发光(固态发光)优点:*电光效率高(理论值可达300-400lm/W)*体积小*寿命长*电压低*节能*环保,LED电光效率,*注入载流子复合产生光量子的效率,包括外量子效率HY、注入效率HZ、内量子效率HF、出光效率HC HY=HZ*HF*HC+外量子效率HY:输出到二极管外部的光量子与注入的载流子数目之比+注入效率HZ:通常定义为通过PN结的电子电流(或空穴电流)与总电流之比+内量子效率HF:也称辐
3、射发光效率(辐射效率),复合产生的光量子数与注入的载流子数之比+出光效率HC:在PN结辐射复合产生的光子出射到晶体外部的百分数*一般讲:高质量LED的内量子效率HF、注入效率HZ可达90%以上,但出光效率HC却非常低,出光效率低的原因,*材料吸收损失:LED的衬底对光吸收非常严重*菲涅尔损失:晶体界面的反射损失,衬底折射率很高(GaAlAs晶体3.4)*全反射角损失:衬底折射率很高导致光出射时的全反射角很小(GaAlAs3.4,全反射角=17,出射角为34)*内量子效率HF降低:不能出射的光在PN结区转换为热量,提高了结温,使晶格震动加剧,非辐射复合增大,影响内量子效率HF降低。另外,结温升高
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