ABC of LED(四)

讲师风采
沈仲鑫
中科院研究生院兼职教授
讲师简介:
中科院研究生院兼职教授,且同时在美国旧金山能量技术公司和Penrson Assessment and information公司工作
视频简介:
LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的,LED的角度越小它的亮度越高,生产工艺不一样,使用寿命略有不同。5MM的LED180度角的白光的发光强度只有几百MCD,15度角的光强在一万多两万MCD,在户外用大功率的LED,亮度就更高了,单个功率有1W、3W、5W,还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED,功率去到几百W都有。
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好,刚才已经比较简单的把临界角都做了一番解释,同时也把它简化了一些公式,有机会这部分还可以给大家仔细做介绍。 好,这张图刚才是理论上的,刚才那张图我们看到那个轮廓线是示意的,这张图是比较正规一点,用甲图来描述。很显然这个里面有两条曲线,一条是像抛物线一样的LED就是中间的,还有一条线是一个平面的LED的这样一个形式。这里我也不做计算,这里就过一过。当然我们戴有帽子的LED的芯片就是这样,我这里当然还可以进一步说明,但是因为我们这里现场也缺少一些像,我们也就不能够实践的给大家来做示范,来解释表面上跟截面上的、跟发生的、能量的损耗等等这样的一个重要的情况。当然我们现在这个灯总的输出光通量跟温度有没有关系?有关系的,整个发出的光通量是随着温度的增加而减低的,也就是温度高不好。它的原因是有几个方面,一个方面也就是说它由不产生能量的,也产生光的重组。 还有是表面的重新的组合,以及而且也是有损耗的,在越过的时候。这里有一个关系,叫r=bnp,当然n跟p全是半导体中间我们已经讲到过的,n就是n极的,还是一个是p极的,当然前面还有一个系数。 由于LED发展了已经快九年了,大规模的发展快九年了,所以高的内量子效率这样的设计对我们来说还是显得非常重要。这里我就不再去重复已经讲过的,或者花时间很多才能讲清楚的,我目前先跳过去,今后有机会再把有关的内容仔细的来推敲。 好,这里是解释了搀杂的一些,这张图片是讲没有辐射的复合,这里面什么事情呢?也就是电子跟空穴复合的话,有可能发出光,也有可能不发出光,不发出光就是没有辐射,没有辐射这个性能当然受到影响了。假如没有发出光,它的能量到哪里去了?就变成热量了,不是光子而是生子,是这样的情况一定要注意。我这里也做了进一步的解释。 很多人问我,他们说沈先生你怎么样能够提高质量?我说原因也很多,措施也很多,这张投影片讲的就是,也就是像你找对象或者是谈朋友一样,女孩子找男朋友或者男孩子找女朋友,首先考虑的是总的因素你考虑到匹配,这里增长也是有类似的,晶格要匹配,晶格不匹配那么上面是长不出好的晶体来的。事实上的情况跟我们的愿望正好相反,他常常不是晶格匹配而是晶格失配,晶格匹配我们叫,晶格失配前面就加mmf,也就是不匹配,失掉的匹配也就是没有匹配。比如说在氮化镓来讲有很好的晶格的匹配,但是它的问题就是很贵。对蓝宝石来讲,对大多数器件目前还是蓝宝石,蓝宝石上面长氮化镓,氮化镓发蓝光,蓝光再做架子变成黄光,黄光跟蓝光就变成白光,用到半导体照明上面上去,当然我们这里对氮化镓理想的状况,还有红宝石,种种情况还是要做一番探讨。 这里这张照片就是给大家看了晶格不匹配的情况,里面还有很多,大大的影响了我们晶体的功能。好,刚才大家已经知道一个芯片在封装的过程中,只有一部分光变成光驱,小于临界值的情况可以逃的出去,这个地方我们画了六个面,损耗的地方也就是它的逃逸的元件画了三个,其实六个方向都有的。右边这张图也就是我们从顶部看是这样的,也就是这个其实有一个很生动的例子,我们假如在游泳池底部能够看到天上,能够看到多少,很有限的,这个就是光锥的作用。当然我们现在就比较明白。 这样的话刚才已经说了外量子效率、内量子效率,怎么样才能够提高效率,这个设计就很多。这张图的A图是一个磷化铝钾和磷化钾的一个东西。当然这样的设计目的是什么呢?目的就是为了在界面上尽可能多的全反射,或者是让它的入射角、反射角都能够匹配的比较好。这张图是RGB LED,也就是说红色、绿色、蓝色激光器,在激光的发射上的匹配,请注意中间那个就是绿光,左边那个是蓝光,右边那个是红光,这个已经是经过多次的实验和观看,证实了这样一个情况。那么白光的问题我刚才已经说过了,白光我们目前真正做白光的公司跟研发部门还是有限,当然它有两条途径白光,我们把红光、蓝光、绿光三个光加起来能不能够得到蓝光?我认为应该是可以的,但是具体在做的过程中间还有工艺的因素,比如说刚才我们说了,蓝光变黄光它的显示指数还不够好,也就是这里缺了一部分,现在主要以蓝光黄光为主。中间还缺了绿光,在波长长一点缺了一点红光。当你把这些所缺的部分能够补足以后,它的显示指数就会变得比较好,当然我这里就不具体的去一个一个讲。

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