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发光二极管(LED)光取出原理

上传人:Tom(整理)

上传时间: 2011-10-19

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  半导体发光二极管的辐射发光效率(Radiant Efficiency,ηR)又被称为电光转换效率(Wall-Plug Efficiency,ηWP),是光输出功率与光输入功率之比。


  式中,ηext是外部量子效率(External Quantum Efficiency);ηv是电压效率。因为外部量子效率等于内部量子效率(Internal Quantum Efficiency, ηint)乘以光取出效率(Extraction Efficiency,Cex),所以


  内部量子效率是光子数与电子空穴复合数之比,因此:


  而


  其中,Popt为光输出功率;I为电流;V为电压;h为普朗克常数;f为频率(Frequency);q为电荷量。

  一般ηv的范围是0.75~0.97,要增加ηv就是要减少电阻及电压与临界电流,而电阻则与LEDpn结中的p层杂质分布及电接触有关。所以

  在进入功率IV一定时,要改进ηw p就要改进内部量子效率以得到高的Popt以及高的光取出效率。而这里主要的目的就是介绍怎样增加光取出效率以得到高亮度、高效率的LED。

  一般LED都以平面结构生长在有光吸收(Absorbing)功能的衬底上,上面以环氧树脂圆顶形(Epoxy Dome)封装,这种结构的光取出效率非常低,仅为4%左右,而质量好的双异质结构的内部量子效率可高达99%,所以只有一小部分的光被放出,主要原因有:一是电流分布不当以及光被材料本身所吸收;二是光不易从高折射率(Refractive Index)的半导体传至低折射率的外围空气(n=1)。

  ……

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