LED的发光效率决定于在同等厚度里,能压入多少层
LED工作原理
LED工作原理LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有发光功能。
LED工作原理是基于半导体材料的特性，通过电子与空穴的复合释放能量，产生光线。
以下将详细介绍LED工作原理的几个关键步骤。
1. 半导体材料：LED的核心是半导体材料，普通使用的是砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）或者氮化镓（GaN）等。
这些材料具有特殊的能带结构，能够实现电子与空穴的复合。
2. P-N结构：LED由P型半导体和N型半导体组成，两者之间形成P-N结构。
P型半导体中的杂质含有三价元素，如硼（B），N型半导体中的杂质含有五价元素，如磷（P）。
P-N结构中的电子和空穴在结区域会发生复合。
3. 能带结构：在P-N结构中，P型半导体的价带和导带能级较高，N型半导体的价带和导带能级较低。
当两者结合时，形成一个能带弯曲的结构。
这种能带结构使得电子和空穴在结区域集中，有利于复合过程。
4. 注入电流：为了使LED发光，需要在P-N结构中注入电流。
当正向电压施加到LED的P端，负向电压施加到N端时，电子从N端向P端流动，空穴从P端向N端流动。
这种注入电流会导致电子与空穴在P-N结构中发生复合。
5. 复合辐射：当电子与空穴在P-N结构中复合时，能量以光的形式释放出来。
这是因为复合过程中，电子从高能级跃迁到低能级，释放出能量的同时产生光子。
光子的能量与半导体材料的能带结构有关，决定了LED发光的颜色。
6. 发光效率：LED的发光效率取决于复合过程的效率。
提高发光效率的方法包括提高注入电流、优化半导体材料的能带结构和表面处理等。
此外，LED的发光效率还受到温度的影响，普通情况下，LED的发光效率随温度的升高而降低。
总结：LED的工作原理是通过半导体材料的P-N结构，在注入电流的作用下，电子与空穴发生复合并释放能量，产生光线。
LED工作原理的关键步骤包括半导体材料、P-N结构、能带结构、注入电流、复合辐射和发光效率。
led发光效率极限
led 发光效率极限
白光LED 的发光基本原理是利用荧光材料将蓝光转换成几种不同波长的光线，通过荧光材料的组合，这些光线组成了一个基本连续的光谱。
因为并非严格的连续光谱（比如石英卤素灯），所以在复现彩色的能力上面还有不小的欠缺，目前白光LED 最高水平的颜色复现指数也只能做到90 左右（石英卤素灯是100）。
也正因为这样，白光LED 的发光效率要高于普通的黑体辐射光源。
对于黑体辐射的白光光源（5700K）最高的发光效率为200 流明/瓦左右，而白光LED 可以做到300 流明/瓦以上。
注意这里的瓦特功率并非指通过光源的电功率而是光源在可见光波段的辐射的功率。
现在高水平的白光LED 在700 毫安的电流驱动下可以输出0.8 瓦特左右的可见光辐射，这个时候整个LED 功率消耗为2 瓦特左右，也就是40 ％左右的电能转换成了光能。
如果随着技术的进步，能够把这个效率增加到60％，那幺就可以得到1.2 瓦特左右的光辐射，这大概相当于一只700 毫安的白光LED 输出达到360 流明。
如果把这个效率加倍，则可以达到480——500 流明的输出，大致相当于一只30 瓦特的石英卤素灯。
在照明领域中，一种新型光源的诞生，其寿命、光效是重要的质量指标，但它对各种颜色的显色特性是照明光环境的另一重要质量指标。
低压钠灯的2 条黄色光谱线的理论发光效率可达450lm/W，实际光效超过
200lm/W。
但由于它的显色特性差，最终被高压钠灯、金卤灯所替代。
如何提高LED的发光效率
如何提高LED的发光效率1.提高LED的发光效率的意义利用各种原理对LED进行优化设计，能充分提高了芯片的出光效率，能够为生产提供一定的理论指导。
利用电极优化或者光子晶体等来改善器件GaN LED电流的扩展特性，提高电流分布的均匀性，减少电流的聚集效应，实现提高芯片的出光效率和转化效率，提高器件的光电效应，提升产品的性能。
优化LED可以提高光输出强度，使资源的利用率更高。
2优化LED的原理LED在理想情况下，每注入一个电子便会发出一个光子，但在实际情况下，第由于内部损耗造成，注入的电子并不能全部转化为光子，而产生的光子也不能全部从LED中射出，这便引出一个量子效率的问题。
注入有源层的电子并不一定全部用来产生的光子，于是产生了内量子效率，通常定义为从LED有源层产生的光子数与LE D的注入电子数的比值。
有源层产生的光子在理想情况下，将全部射向自由空间，但由于存在内部Fresnel反射以及重吸收作用(如电极和衬底)，使得产生的光并不能全部射出，这时所产生的效率为提取效率。
外量子效率则定义为射向自由空间的光子数与注入的电子数的比值。
即内量子效率和提取效率的乘积。
3、如何提高LED的发光效率3.1晶粒外型的改变传统发光二极管晶粒的制作为标准的矩型外观。
因为一般半导体材料折射系数与封装环氧树脂的差异大，而使交界面全反射临界角小，矩形的四个截面互相平行，光子在交界面离开半导体的机率变小，让光子只能在内部全反射直到被吸收殆尽，使光转成热的形式，造成发光效果更不佳。
因此，改变LED形状是一个有效提升发光效率的方法。
改变LED形状晶体光线传播示意图3.2表面粗化技术将组件的内部及外部的几何形状粗化，破坏光线在组件内部的全反射，提升组件的使出效率。
LED的闸流体效应
LED的闸流体效应
LED的主要材料是pn接面，而闸流体(Thyristor)是电子电力常用的控制元件，当它的厚度不均匀的时候就会有pn层面交错的情形产生，此时的电压差就会有很大的差异，这就是「闸流体效应」，而若电压差太大的话就显示此产品的品质不太好，所以这也可以用来衡量LED的品质。
不过，一般不会用闸流体效应来判断LED的品质，一般会测试LED的VFD来判定。
VFD小于0.1V判为合格。
半导体材料有一个非常有趣的特性，就是所谓的载子；载子分为两类：一类为电子，带负电；另一类为电洞，带正电。
LCD的发光原理是利用两种载子在某些条件下可以结合，释放出的能量以光子的形式释出而发光。
也因此，依据材料的不同，电子和电洞所佔有的能阶不同，也就是说电子和电洞的相对能阶高度差即是决定两载子所结合发出
能量的高低，便可以产生具有不同能量的光子，藉此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或顏色。
大部分的应用，LED都以直流电的方式超作，它具有以下几点的特性：
顺偏特性：当直流电有了足够的正电压的时候，LED的电流就快速的上升，而这个通入的电流就称为「顺偏电流」，而LED
两端的电压就被称为「顺偏电压」。
若电压的范围忽高忽低即表示品质异常，而通常波长越短的LED其电压会越高。
逆偏特性：顾名思义就是给予LED负的电压，也称为「漏电压」，一般而言，不同的LED材料会各自有其合理的电压值，而造成逆电压特性不良的原因是静电放电，这个特性也可以用来评估此LED的品质。
光电技术及应用_郑州轻工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
光电技术及应用_郑州轻工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.LED发出的光是基于受激辐射，发出的是相干光。
答案:错误2.超高亮度LED是指辐射功率高，法向发光强度在1000mcd以上的LED，光效可以达到50~100lm/W。
答案:正确3.在弱辐射作用的情况下，半导体的光电导效应与入射辐射通量的关系是线性的。
答案:正确4.常用的激光器有（）答案:液体激光器_气体激光器_固体激光器_半导体激光器5.普通荧光灯的发光效率约为（）lm/W答案:35~606.光电倍增管分压电阻通常要求流过电阻链的电流比阳极最大电流大10倍以上。
答案:正确7.光电倍增管的噪声主要是散粒噪声。
答案:正确8.光电倍增管的正高压供电采用耐高压的耦合电容来输出信号，这种方法适用于直流信号测量系统中。
答案:正确9.光电检测电路通常由（）组成。
A 光电探测器 B 偏置电路 C 前置放大器 D 以上答案均不正确答案:B_C_A10.取样积分器是一种基于自相关接收理论弱信号检测设备。
（）答案:正确11.1、对于P型半导体来说，以下说法正确的是（）答案:能带图中受主能级靠近于价带顶12.锁相放大器有三个主要组成部分，下面哪个部分不是其组成部分（）答案:取样模拟开关13.下列光电器件，哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压（）答案:雪崩光电二极管14.有关半导体对光的吸收，下列说法正确的是（）答案:半导体对光的吸收主要是本征吸收15.对于光敏电阻，下列说法不正确的是（）答案:光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动16.负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的电子（）答案:不是热电子，而是冷电子17.二相线阵CCD两路驱动脉冲的相位差是120度。
答案:错误18.光电导摄像管由那几部分组成（）答案:电子枪_扫描系统_光电靶_电磁聚焦19.像管可以分为( )答案:像增强器_变像管20.已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为【图片】，【图片】，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（）答案:乙厂灵敏度高D的基本单元由以下几部分组成（）答案:氧化物_金属_半导体22.电荷耦合器件的几个工作过程分为（）答案:电荷包产生_电荷包检测_电荷包存储23.低压汞灯光谱为（）答案:线状光谱24.像管由那几部分组成（）答案:荧光屏_光电阴极_光电阳极25.电荷耦合成像器件又称为（）答案:CCD26.当热释电晶体温度达到某一特定温度Tc时，自发极化强度变为零，Tc称为居里温度。
LED发光效率影响因素_led灯发光效率_LED发光效率影响因素
芯片数 激发源 发光材料 发光原理
1
蓝色LED InGaN/YAG InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光
蓝色LED InGaN/荧光粉 I nGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
蓝色LED ZnSe 由薄膜层发出的蓝光和在 基板 上激发出的黄光混色成白光
表 二 单 颗 白 色L ED 的 效 能 进展
年份
发光效能(流明/瓦)
备注 1998 5
199 15 相若白炽灯
2001 25 相若卤钨灯
2005 50
估计
表三 长远发展目标
单颗白色LED 输入功率 10瓦
发光效能 100流明/瓦 输出光能 1000流明/瓦
在现有的发光效率下，如果需要一定程度高辉度，期望因为增加电流量来产生较大亮度的话，这就必须考量如何增加LED的面积来满足所增加的电流，或者利用将数颗小型LED封装在同一个模组之中，来实现封装模组对电流量容许值的提高。在目前的发光效率下，热效应也会成比例的上升，另外，大面积LED 比小面积LED的电阻来得要高，使得大面积LED本身的效应也比较大，如果单纯以现有LED为基础来提高辉度的话，将会陷入一个因LED本身价格，和散热材料的成本过高而产生的恶性循环之中，这和以低成本化为基础的市场特性是背道而驰的，而且热效应量的上升会引起封装材料的热劣化，对其使用寿命也有很大的影响。
多个 多种光色的LED InGaN、GaP
AlInGaP 将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色LED
采用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个照明市场进军，将会节约大量的电能。近期，白色LED已达到单颗用电超过1瓦，光输出25流明，也增大了它的实用性。表二和表三列出了白色LED的效能进展。
LED导光板的发光效率
LED导光板的发光效率
（1）内部效率和外部效率
发光效率是光通量与电功率之比。
LED的效率有内部效率（PN结附近由电能转化成光能的效率）与外部效率（辐射到外部的效率）之分，内部效率只是用来分析和评价芯片优劣的特性。
LED最重要的特性是辐射出光能量（发光量）与输入电能之比，即发光效率。
发光效率代表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。
（2）流明效率
流明效率是评价具有外封装的LED特性的主要参数。
LED的流明效率高是指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大，故也叫做可见光发光效率。
表1-1列出了几种常见LED 的流明效率（可见光发光效率）。
表1-1 常见LED的流明效率
LED的发光颜色λt/nm 材料流明效率（1m/W）
外量子效率
最大值平均值
红光700
660
650
GaP：Zn-0
GaAIAs
GaAsP
2.4
0.27
0.38
12%
0.5%
0.5%
1%~3%
0.3%
0.2%
黄光590 GaP：N-N 0.45 0.10% 0
绿光555 GaP：N 4.2 0.70% 0.015%-0.15% 蓝光465 GaP 0 10% 0
白光谱带GaN+YAG 小芯片为1.6，打芯片为18 0 0
随着白光LED芯片发光效率的不断提升，80lm/W以上的白光芯片已成为市场主流，而
实验室中更可做出150lm/W以上的芯片。
这些令人振奋的消息与事实，已使LED与传统金
属钠灯的性价比相接近，并有凌驾于传统金属钠灯之上的趋势。
led原理 发光层
led原理发光层LED (Light Emitting Diode) 是一种半导体器件，能够通过电流激发而产生可见光。
LED 发光层是 LED 中的一个重要组成部分，它决定了 LED 的发光效果和性能。
本文将介绍 LED 发光层的原理，并列举相关参考内容来深入了解 LED 发光层的特性和应用。
1. 发光层原理LED 发光层通常由多种材料组成，其中最常见的是发光二极管芯片和磷光粉。
LED 芯片通常由砷化镓 (GaAs) 或磷化铟镓(InGaAs) 等半导体材料制成。
当电流通过芯片时，电子和空穴会在 pn 结附近复合并释放出能量。
然而，这种能量只有一小部分是以可见光的形式发射出来，并且其波长通常与人眼可见范围的光波长并不完全匹配，这就需要发光层来提高发光效果。
发光层中的磷光粉是一种荧光粉，能够将高能电子和空穴的能量转化为可见光。
磷光粉的选择和添加量可以影响 LED 的发光特性，包括颜色、亮度和色温等。
在不同的应用中，可以根据需求选择不同类型的磷光粉，或者使用多种磷光粉的混合物来实现特定的发光效果。
2. 相关参考内容为了更深入了解 LED 发光层的原理和应用，以下是一些相关参考内容：- "Light Emitting Diodes (LED)"：这是一本由 E. Fred Schubert编写的书籍，详细介绍了 LED 的各种物理和光电特性，并对发光层的工作原理进行了解释。
该书还包括了 LED 的制造工艺、性能改进方法以及应用领域等内容。
- "Introduction to Solid State Lighting"：这是一篇由 Nadarajah Narendran 编写的综述文章，在其中详细介绍了 LED 技术的基本原理、发展历程以及当前的应用。
这篇文章还特别涵盖了发光层材料的性能和选择。
- "Phosphor Handbook"：这是一本由 Shigeo Shionoya、William M. Yen 和 Hajime Yamamoto 编写的书籍，其中详细介绍了荧光材料和荧光粉的原理、性能和应用。
LED 显示屏专业术语
L E D 显示屏专业术语1 LEDLED是light emitting diode的英文缩写,中文名:发光二极管.LED发光二极管是由元素谱中的Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，发光效率越高。
2 LED显示屏LED panel 通过定的控制方式，由LED器件陈列组成的显示屏幕3 LED的优势特长与在显示屏上的应用LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。
由于LED工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），发光效率高,所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。
通常为了工程安装方便,把多个像数点在PCB电路板上做成8*16 / 16*16 / 16*32 / 32*32的标准点阵形式,称之为显示模组;为了加强显示屏的结构强度,显示模组将安装于经加强强度的铁箱上面,该箱体还容纳有电源、控制系统、散热系统等装置,并具有防水、防尘、防雷、防震等功能;多个带显示模组和系统的铁箱即构成整个LED显示屏。
3 双基色显示屏tow basic color LED panel 由红、绿、蓝三基色中的任意两基色LED器件组成的LED 显示屏。
蓝宝石介绍
蓝宝石晶体主要用途
1
用于半导体照明产业
2
用于民用电子产品精密仪器
3
用于民用航天、军工等
半导பைடு நூலகம்照明
LED是新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域。 目前，世界各个主要国家和地区纷纷制定LED技术与产业发展计划。 高工LED产业研究所(GLII)统计数据显示，2013年中国LED行业依旧 保持快速增长态势，全年中国LED行业总产值规模为2638亿元(不含中国 港澳台地区)，同比增长28%。其中，上游芯片产值超过80亿元，中游封 装产值超过470亿元，下游应用产值超过2000亿元。 蓝宝石在照明行业主要用作LED 衬底，即LED基板，也有称之为支 撑衬底。衬底是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和 固定的作用。它与外延层的特性配合要求比较严 格，否则会影响到外延层的生长或是芯片的品质 。对于制作LED 芯片来说，衬底材料的选用是首 要考虑的问题。目前蓝宝石衬底LED 产品市场占 有率高达90%以上。
内部文件V1.0
目录
1
2 3
蓝宝石的介绍 蓝宝石晶体主要用途 蓝宝石的制造过程
4
蓝宝石的市场分析
蓝宝石的介绍
蓝宝石是一种氧化铝（Al2O3）的单晶，又称为刚玉，就颜色而言， 单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，在自然界中当蓝宝石在生长时， 晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时，会使晶体呈现蓝色，蓝宝 石由此得名。蓝宝石由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成, 其晶体结构为六方晶格结构。它常被应用的切面有A-Plane,C-Plane及RPlane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm)到中红外线都 具有很好的透光性.因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜 片材料及光罩材料上，它具有耐高温、抗腐蚀、高硬度（莫氏硬度为9， 仅次于钻石）、高耐磨、高透光性、熔点高（2045℃）等特点，它是一 种相当难加工的材料，因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮 度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质，而氮化镓磊晶 品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关，蓝宝石(单晶 Al2O3 )C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时 符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为 制作白/蓝/绿光LED的关键材料。
LED结构与发光原理
LED结构与发光原理LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种可以将电能转化为光能的半导体器件。
其结构简单，由一个PN结构组成，内部有一个P型半导体和一个N型半导体通过特殊的工艺技术结合在一起。
下面将详细介绍LED的结构和发光原理。
一、LED的结构LED的基本结构是由包括P型半导体、N型半导体、衬底以及金属引线等若干层级的结构组成。
1.衬底：衬底是LED的基底，通常采用具有良好导热性的材料，如蓝宝石（Sapphire）或氮化镓（GaN）。
衬底除了提供悬臂连接支撑点外，还可以起到反射、散热和保护压缩层的作用。
2.压缩层：压缩层是由一层氮化镓（GaN）材料构成，通过与衬底材料（例如蓝宝石）形成一道压力层，提高了器件的光电效率。
3.诱导层：诱导层是由不同材料的多个薄层堆积组成，其中包括P型和N型半导体材料，以及多个量子阱层（Quantum Well Layer）。
这些材料具有不同的能带结构，从而在电子的过渡和复合过程中产生光子。
4.非反射层：非反射层是位于LED芯片顶部的一层透明材料，用于降低由其它光学元件或介质界面引起的光反射损失。
5.金属接触层：金属接触层是排列在PN结两端的金属电极，用于引出电流并提供外部电路连接。
二、LED的发光原理当在PN结两端施加正向电压时，P区的电子和N区的空穴在PN结中相遇，并形成极化区。
在PN结的极化区，电子从高能态跃迁到低能态，释放出能量，这部分能量被转化为光能，即产生光。
具体的发光原理如下所示：1.带隙和能带：在PN结的P区和N区，电子可以在不同的能级上跃迁。
当电子处于低能级时，通过正向电压的施加，电子会跃迁到高能级。
2.光子辐射：当电子从高能级跃迁到低能级时，其多余的能量会以光子的形式辐射出来。
辐射的波长（颜色）与材料的带隙相关。
一般来说，能带较宽的LED会产生红色光，而能带较窄的LED会产生蓝色光。
3.辐射转化和增强：光子辐射产生后，会经过PN结之间的诱导层和非反射层的透明材料，最终通过LED芯片的顶部散发出来。
LED光电参数定义及其详解
LED光电参数定义及其详解2.1 LED发光原理LED的实质性结构是半导体PN结，核心部分由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。
其发光原理可以用PN结的能带结构来做解释。
制作半导体发光二极管的半导体材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。
在常态下及PN结阻挡层的限制，二者不能发生自然复合，而当给PN结加以正向电压时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因此势垒高度降低，势垒区宽度变窄，破坏了PN结动态平衡，产生少数载流子的电注入[16]。
空穴从P区注入N区，同样电子从N区注入到P区，注入的少数载流子将同该区的多数载流子复合，不断的将多余的能量以光的形式辐射出去。
2.2可见光谱光是一定波长范围内的一种电磁辐射。
电磁辐射的波长范围很广，最短的如宇宙射线，其波长只有千兆兆分之几米(10-14-10-15m)，最长的如交流电，其波长可达数千公里。
在电磁辐射范围内，只有波长为380nm到780nm的电磁辐射能够引起人的视觉，这段波长叫做可见光谱，如图2-1所示。
图2-1 电磁辐射波谱图2-1中所标数均以基本单位表示，即频率为赫兹(Hz)，波长为米(m)。
由于使用上述单位时，波长的数值太大，有必要使用更小的单位来度量可见光谱的波长，由此采用了标准毫微米(又称纳米，符号为nm)，此处1nm=10-9m。
人眼能起视觉反映的最长和最短波长780nm和380nm，它们分别处在光谱的红色端与紫色端。
在电磁辐射范围内，还有紫外线、x射线、γ射线以及红外线、无线电波等。
可见光、紫外线和红外线是原子与分子的发光辐射，称为光学辐射。
X射线、γ射线等是激发原子内部的电子所产生的辐射，称为核子辐射。
电振动产生的电磁辐射称为无线电波。
对于人来说，能为眼睛感受并产生视觉的光学辐射称为可见辐射；不能为眼睛感受，也不产生视觉的光学辐射称为不可见辐射。
白光LED的发光效率及使用寿命问题(精)
白光LED的发光效率及使用寿命问题白光LED的发光效率及使用寿命问题为了获得充分的白光LED光束，曾经开发大尺寸LED芯片，试图以此方式达成预期目标。
实际上在白光LED上施加的电功率持续超过1W以上时光束反而会下降，发光效率则相对降低20%~30%，提高白光LED的输入功率和发光效率必须克服的问题有：抑制温升；确保使用寿命；改善发光效率；发光特性均等化。
增加功率会使用白光LED封装的热阻抗下降至10K/W以下，因此国外曾经开发耐高温白光LED，试图以此改善温升问题。
因大功率白光LED的发热量比小功率白光LED高数十倍以上，即使白光LED的封装允许高热量，但白光LED芯片的允许温度是一定的。
抑制温升的具体方法是降低封装的热阻抗。
提高白光LED使用寿命的具体方法是改善芯片外形，采用小型芯片。
因白光LED的发光频谱中含有波长低于450nm的短波长光线，传统环氧树脂密封材料极易被短波长光线破坏，高功率白光LED的大光量更加速了密封材料的劣化。
改用硅质密封材料与陶瓷封装材料，能使白光LED的使用寿命提高一位数。
改善白光LED的发光效率的具体方法是改善芯片结构与封装结构，达到与低功率白光LED相同的水准，主要原因是电流密度提高2倍以上时，不但不容易从大型芯片取出光线，结果反而会造成发光效率不如低功率白光LED，如果改善芯片的电极构造，理论上就可以解决上述取光问题。
实现发光特性均匀化的具体方法是改善白光LED的封装方法，一般认为只要改善白光LED的荧光体材料浓度均匀性与荧光体的制作技术就可以克服上述困扰。
减少热阻抗、改善散热问题的具体内容分别是：①降低芯片到封装的热阻抗。
②抑制封装至印制③提高芯片的散热顺畅性。
为了降低热阻抗，国外许多LED厂商将LED芯片设在铜与陶瓷材料制成的散热鳍片表面，如图1所示，用焊接方式将印制电路板上散热用导线连接到利用冷却风扇强制空冷的散热鳍片上。
德国OSRAM Opto Semiconductors Gmb 实验结果证实，上述结构的LED芯片到焊接点的热阻抗可以降低9K/W，大约是传统LED的1/6左右。
【干货】解析Micro-LED
【干货】解析Micro-LED近日，为了更全面的了解microLED的技术发展与市场潜力，在线君对microLED的历史、现况、原理、制程及参与企业等多方面做了全面的梳理。
历史说起Micro LED，先得从显示TFT-LCD背光模组应用说起。
在1990年代TFT-LCD开始蓬勃发展时，因LED具有高色彩饱和度、省电、轻薄等特点，部分厂商就利用LED做背光源。
然而因成本过高、散热不佳、光电效率低等因素，并未大量应用于TFT-LCD产品中。
直到2000年，蓝光LED芯片刺激荧光粉制成白光LED技术的制程、效能、成本开始逐渐成熟；当进入2008年，白光LED背光模组呈现爆发性的成长，几年间几乎全面取代了CCFL，其应用领域由手机、平板电脑、笔电、台式显示器乃至电视等等。
然而，因TFT-LCD非自发光的显示原理所致，其opencell穿透率约在7%以下，造成TFT-LCD的光电效率低落；且白光LED所能提供的色饱和度仍不如三原色LED，大部分TFT-LCD产品约仅72%NTSC；再则，于室外环境下，TFT-LCD亮度无法提升至1000nits以上，致使影像和色彩辨识度低，为其一大应用缺陷。
故另一种直接利用三原色LED做为自发光显示点划素的LED Display或Micro LED Display的技术也正在发展中。
现况随着LED的成熟与演进，Micro LED Display自2010年起开始有着不一样的面貌呈现。
从其发展历程来看，2012年Sony发表的55寸“CrystalLEDDisplay”就是MicroLEDDisplay技术类型，其FullHD 解析度共使用约622万(1920x1080x3)颗micro LED做为高解析的显示划素，对比度可达百万比一，色饱和度可达140%NTSC，无反应时间和使用寿命问题。
但是因采单颗MicroLED嵌入方式，在商业化上，仍有不少的成本与技术瓶颈存在，以致于迄今未能量产。
关于LED灯的波长，发光强度与颜色和可视角度的关系的问题
关于LED灯的波长，发光强度与颜色和可视角度的关系的问题016660892009-9-1221:37:25222.217.116.*举报⒈发光二极管(LED)发射波长为0.8~0.9μm或1.1~1.5μm的发光二极管是最简单的固体光源，在光纤传输中得到大量的应用。
它可以提供足够的输出规律和中等程度的光谱宽度，可以方便地直接调制，有长的工作寿命，价格也较低廉。
LED的设计要求之一是具有能够输出其辐射的结构，获得有效的外部光功率，便于与光纤耦合，产生较高的入纤功率。
有两种结构型式的LED:表面发光二极管和端面发光二极管。
表面发光二极管在小面积的有源区发光，光沿着垂直于结平面的方向通过有源区上面的一个很薄的或透明的半导体层输出。
小面积的有源区有利于较高电流密度的散热，把有源区作成小的圆面，直径通常为75~100μm，上面的半导体层非常薄(10~15μm)，这样光纤的端面可以非常接近有源区，获得很好的耦合。
散热LED很重要的问题，结温度的上升将引起输出功率的下降。
异质结型比同质结型LED发光效率和输出光效率高，但散热性能不如同质结型。
端面发光二极管是直接从暴露的有源区的一个端面输出辐射。
高效率的端面发光二极管发射出来的光形成一个比较定向的光束，因此有利于把发射光耦合进光纤，特别对于小口径光纤这种方式就更优越了。
由于有源层的折射率高于两侧，形成波导效应，将发射光限制于有源层内，在一个端面镀上全反射膜，而在另一个相对的端面(即输出端面)镀上抗反射膜，就会使光线比较集束的从一个端面发射出来。
由于光是从十分小的端面发射出来，所以端面的有效亮度非常高，与光纤耦合时，在端面放置一个很有效的，因为器件的出光面要小于光纤的横截面积。
⒉半导体激光器(LD)半导体激光器所发射的光谱宽度比发光二极管要窄得多，一般都小于1nm。
在材料色散是限制传输带宽的主要因素时是非常优越的。
激光器即使有几个模式同时振荡，在与多模光纤耦合时效率高于50%，比LED高得多。
led极限发光效率
led极限发光效率
摘要：
1.引言
2.LED 的工作原理
3.LED 的极限发光效率
4.提高LED 极限发光效率的方法
5.结论
正文：
1.引言
LED（Light Emitting Diode，发光二极管）作为一种半导体器件，具有节能、环保、寿命长等优点，被广泛应用于照明、显示等领域。
在LED 照明领域，提高发光效率是降低能耗、减少成本的关键。
本文将对LED 的极限发光效率及其提高方法进行探讨。
2.LED 的工作原理
LED 的工作原理是利用半导体材料在电流通过时产生的复合辐射发出光。
具体来说，当电子与空穴在PN 结附近复合时，会释放出能量，这部分能量以光的形式向外辐射，形成可见光。
3.LED 的极限发光效率
LED 的极限发光效率是指在理论上可以达到的最大发光效率。
目前，LED 的极限发光效率受到多种因素的影响，如材料、制造工艺、器件结构等。
在实际应用中，LED 的发光效率通常远低于极限发光效率。
4.提高LED 极限发光效率的方法
（1）优化材料：选用具有高发光效率的材料，如氮化镓（GaN）等，以提高LED 的发光效率。
（2）改进制造工艺：采用适当的制造工艺，如MOCVD（金属有机化学气相沉积）等，可以提高LED 的发光效率。
（3）优化器件结构：通过改变LED 的结构，如采用倒装结构、纳米结构等，可以减少光损耗，提高发光效率。
（4）提高光提取效率：采用适当的光提取技术，如微光学结构等，可以提高LED 的光提取效率，从而提高整个系统的发光效率。
5.结论
LED 的极限发光效率是影响其应用范围和市场竞争力的关键因素。
发光二极管光取出原理及方法
Si (111) 衬底上的InGaN/ GaN MQW的TEM (a) 明场像; (b) 高分辨像
从图中可以看出量子阱为5 个周期,且阱( InGaN) 和垒( GaN) 界面明锐,表明生长的量子阱 结构质量良好;图 ( b) 是该样品InGaN/ GaNMQW 的高分辨像,由于In 原子对电子的原子 散射因子比Ga 原子的大,黑色条纹为阱( InGaN) ,白色条纹为垒( GaN) . 从图中观察,阱和垒 的厚度较为均匀,由标尺量得阱( InGaN) 层厚约为2nm ,垒( GaN)层厚约为815nm ,
2 改进材料的质量
• 外延在异质衬底上的GaN失陪位错和线
性位错密度一般位
，其他的晶体
缺陷包括晶界、堆垛层错，这些缺陷都
是非复合中心。会在带隙中引入能量态
和降低少数载流子的寿命。
• 缺陷会提高器件的阈值电压和反向漏电 流，降低载流子迁移率和热导率。这些
不利效应将阻止理想性能的复杂结构的、 大面积大功率器件的制备
•这样，人们开始在LED 中生长不同种类的DBR 结构来减小衬底 对光的吸收。材料的折射率与DBR 的反射效果有直接关系，折
射率差（Δn）越大，反射率R（p）越大，反射效果越好：
•DBR 的周期数也与反射率成正比，式中的p 是DBR 的对数
（pair），对数越高，反射效果越好。
3 制作透明衬底LED（TS-LED）
• 当加正向偏压时，势垒降低。 但由于p区和n区的禁带宽度 不等，势垒是不对称的。
• 加上正向偏压，如图19 （b），当两者的价带达到 等高时，p区的空穴由于不 存在势垒，不断向n区扩散， 保证了空穴（少数载流子） 向发光区的高注入效率。
LED的发光效率
LED的发光效率LED的发光效率一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率及组件的取出效率的乘积。
所谓组件的内部量子效率其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性，如组件材料的能带、缺陷、杂质、组件的垒晶组成及结构等柏关。
而组件的取出效率指的则是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后实际上在组件外部可测量到的光子数目。
因此，相关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差、组件结构的散射特性等。
而组件的内部量子效率及组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。
早期组件发展集中在提升其内部量子效率，方法主要是利用提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，可获得约70 010左右的理论内部量子效率。
但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论的极限，在这样的状况下，光靠提升组件的内部量子效率是不可能提升组件的总光量的，因此提升组件的取出效率便成为重要的课题。
目前用于提升组件取出效率的方法，主要可以分为下列两个方向。
1)晶粒外型的改变-TIP结构传统LED晶粒的制作为标准的矩形外观，因为一般半导体材料折射系数与封装环氧树脂的折射系数差异大，使交界面全反射临界角小，而矩形的四个截面互相平行，光子在交界面离开半导体的概率变小，让光子只能在内部全反射直到被吸收殆尽，使光转成热的形式，造成发光效果木佳。
因此，改变LED形状是一个有效提升发光效率的方法。
HP公司所研发的TIP( Truncated Inverted Pyramid)型晶粒结构，四个截面将不再互相平行，光就可有效地被引出来，外部量子效率则大幅提升至55%，发光效率高达100 Im/W。
然而HP的TIP LED只适用在易于加工的四元红光LED上，对于使用硬度极高的蓝宝石基板的GaN系列LED而言有相当的困难。
2001年年初，Cree公司用同样的结构概念，利用SiC基板的优势，也成功将GaN、SiC LED同样做成具有斜面的LED，并将外部量子效率大幅提升至32 010；然而SiC基板比蓝宝石贵很多，因此目前在这一技术上，尚无进一步的进展。
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1，LED的发光原理，是电子穿过一层半导体材料时，激发该半导体材料将电能转化为光能。
然而，单层半导体的发光能力很弱，所以要将很多层单层材料叠加起来，压成类似千层糕那样的复合材料，这就是“外延片”。
所以，LED的发光效率决定于在同等厚度里，能压入多少层。
单层材料越薄，能叠加的层数越多，发光效率就越高。
现在一般每层厚度仅为2-20微米，这也决定了外延片生产是整个LED生产流程中最困难的部分。
2，切割——LED核心：相当于从钨丝材料中抽出灯丝，不同的是，切割后的外延片是方块形。
由于外延片这种特殊结构，想要完整无损地切割出发光核心，非常困难。
不仅需要真空环境，还要专业的切割机。
目前世界上只有两个厂家生产这种切割机。
3，将核心放入LED芯片：芯片之于LED，正如灯座之于灯泡，是供电部分。
“芯片”是实现LED理想效果非常重要的装备，因为LED对电流的要求非常高。
4，封装LED芯片成发光体：将LED芯片封装成为发光体，正如给灯丝灯座加上灯罩做成灯泡。
灯罩形状可依据所需而不同，但封装技术决定了发光体的使用寿命。
5，照明应用：就像运用白炽灯泡一样，根据不同功能和需要，装配成不同的LED产品。
对LED照明来说，前三步的外延片、切割和芯片是上游，第四步的封装是中游，第五步的应用则是下游。
这些问题需要我们用更多的能量来突破。
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