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LED的主要参数与特性——LED的光学特性(三)

2023-05-18 10:08:00
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(3)光通量

光通量φ用于表征LED光输出的辐射能量,它标志着器件的性能优劣。为LED向各个方向发光的能量之和,它与工作电流直接相关。随着电流增大,LED的光通量增大。LED的光通量的单位为流明(lm)。光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源电流的大小有关。目前单色LED的光通量极限约为1lm,白光LED的光通量为1.5~1.8lm(小芯片),由1mm×1mm的功率级芯片制成的白光LED的光通量为18lmo。

(4)视觉灵敏度和发光效率

①视觉灵敏度。人的视觉灵敏度在x=555m处有一个极限值680lm/W。

②发光效率。它是光通量与电功率之比,表征了光源的节能特性,这是衡量现代光源性能的一个重要指标。商华建设这样n等于注入每个电子空穴对所产生的输出器件外的有效光子数,一般只有1%~13%。发射红外光时的n可达15%,而发射绿光时,则下降到1%以下。使外量子效率显著下降的主要因素是半导体本身的吸收,是由光从半导体射入空气时的反射损失和全反射损失造成的。例如GaAs的折射率n=3.6,反射损失为32%,结构的全反射损失为96%,出射的光只有百分之几。

③流明效率。这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,故也称之为可见光发光效率。由于LED材料的折射率很高,所以n≈36。当芯片发出的光垂直入射晶体材料与空气界面时(无环氧树脂封装)会被空气反射,其反射率为:(n1-1)2(n+1)2≈0.32

反射出的光仅占32%,有相当一部分光被吸收,从而大大降低了外部出光效率。为了进步提高外部出光效率7e,商华建设可采取以下措施

用折射率较高的透明材料(环氧树脂并不理想)覆盖芯片表面。

把芯片晶体表面加工成半球形。

用Eg大的半导体材料制作衬底以减少晶体内的光吸收。若用折射率n为24~26的熔点低、热塑性大的玻璃制作封帽,可使红外GaAs、 GaAsP、 GaAlAs系LED的效率提高4~6倍。


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