半导体发光显示器件LED.pptx

§2 半导体发光显示器件(LED)
What is LED?
Light emitting diodes, commonly called LEDs, are used for dozens of different applications and are found in all kinds of devices (digital clocks, remote controls, light up watches and tell turned on indicator).
Television screen
、P-N结发光原理
由于少数载流子在电场作用下能量增加,这些载流子在同质结或异质结区的注入与复合而产生的发光叫做结型电致发光(又称注入式电致发光)。概据这种发光现象制成的发光器件称为结型电致发光显示器件。
用P-N结电致发光原理制成的发光二极管是在60年代末得到迅速发展的。LED是注入式电致发光显示器件的典型。
P-N结发光原理
、LED的伏安特性
开启电压与材料有关,;GaAs1-xPx、Ga1-;,。反向击穿电压一般在-5V以上。
、亮度与电流关系
在低电流密度下,m=~;在高电流密度下,扩散电流起支配作用,m≈1。
自发辐射情况下
由于存在非辐射复全以及隧道电流
、LED的驱动
()
、LED光源的特点
电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境
稳定性:10万小时,光衰为初始的50%
响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级
对环境污染:无有害金属汞
颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色
价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。
、单色光LED的种类及其发展历史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λ=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,。
70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λ=555nm),黄光(λ=590nm)和橙光(λ=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λ=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。
、单色光LED应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。