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發光二極管原理.ppt

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發光二極管原理日 期:2012-04-251內容提要:1.基本原理2.主要參數與特性2一、 基本原理e+e- 正負電子結合,自身湮滅,而其能量,則以光的形式釋放出來,即電能直接轉換為了光能。 E=1/2mc2 (質能方程)34 在某些半導體材料的PN結中,電子與空穴(電洞)復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉換為光能。 這種利用電致發光原理制作的光電半導體器件叫發光二極管 英文: Light Emitting Diode, 簡稱LED 中文: 發光二極體(臺灣地區) 發光二極管(大陸) 工作原理5LED晶片的元素為III-V族化合半導體67 LED是利用化合物材料制成pn結的光電器件。它具備pn結結型器件的一些特性:(一) 電學特性: a. I-V特性、 b. C-V特性(二) 光學特性: a. 光譜響應特性、 b. 發光光強指向特性、 c. 時間特性。(三) 熱學特性:二、主要參數與特性8發光強度簡稱光強,國際單位是candela(坎德拉)簡寫cd,其他單位有燭光。1cd是指單色光源(頻率540X10ˇ12HZ,波長0.550微米)的光,在給定方向上的單位立體角內發出的發光強度。(球面度是一個立體角,其定點位于球心,而他在球面上所截取的面積等于以球的半徑為邊長的正方形面積)光源輻射是均勻時,則光強為I=F/Ω,Ω為立體角,單位為球面度(sr),F為光通量,單位是流明,對于點光源由I=F/4 。   發光強度是針對點光源而言的,或者發光體的大小與照射距離相比比較小的場合。 9光通量流明(lumen/縮寫lm): 發光體發出的總光通量,一般用于照明的單位Note:1燭光 = 1流明/1球面度(立體角單位)10 λp,λd及△λ λpPeak Wavelength峰值波長主要是量測設備針對每一波長量測光強度后所得的最高強度的波長 λdDominantWavelength主要是量測設備針對每一波長量測光強度*視感度系數后所得的最高強度的波長 △λ半頻寬值為最高強度50%時的寬度△λ11 2θ1/2Viewing Angleθ?表示發光強度50%時的角度Flux相同的兩顆LED,2θ1/2愈大則Iv愈小12電學特性: I-V特性LED適用于電流操作, 而非電壓IR的量測方法: VR=5V時, IR<10uA 順向電壓(VF)v.s.順向電流(IF)逆向電壓(VR)v.s.逆向電流(IR)13電壓(Vf)與電流(If)的關系14光學特性:光譜響應特性可見光: 人眼可見的光范圍:400nm-700nm 不可見光: Infra-Red(紅外線) U-V Rays (紫外線)15B、G、Y、R光譜16白光光譜17亮度(Iv)與電流(If)的關系18環境溫度(Ta)對LED的影響Relative Luminance vs Ambient Temperature4060801001201400102030405060708090Ambient Temperature ( C )Relative LuminanceHRYL19Forward Voltage (@20mA) vs Ambient Temperature1.61.71.81.922.12.22.32.40102030405060708090Ambient Temperature ( C )Forward Voltage ( V )HRYL環境溫度(Ta)對LED的影響20Wavelength vs Ambient Temperature5605806006206400102030405060708090Ambient Temperature ( C )Wavelength ( nm )HRYL環境溫度(Ta)對LED的影響21
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