21LED发光原理

教育訓練-LED發光二極體原理內容:1.簡介2.基本原理3.光電特性教育訓練-LED發光二極體原理簡介LightEmittingDiode,簡稱LED中文譯:發光二極體(台灣地區)發光二極管(大陸地區)•包含可見光(Visible)與不可見光(Invisible)•屬於光電半導體的一類•在結構上包括P極(P-Type)與N極(N-Type)教育訓練-LED發光二極體原理LED的五大物料與五大製程LED示意圖五大物料五大製程晶片基材固晶銀膠金線銲線環氧樹脂封膠切腳此為LED-LAMP制.程,SMD此為切割測試教育訓練-LED發光二極體原理晶片的結構(I)四大結構:P型層,N型層,基層(Substrate)與電極•電極分上電極及下電極材料部份有Al及Au•依P型層及N型層的位置,分為兩種:P型層在上,則為P-typeN型層在上,則為N-type•基層一般為GaAs,GaP,…等教育訓練-LED發光二極體原理晶片的結構(II)一般基層(Substrate)的材料,如GaAs,有吸收光之特性,稱為AStype,將造成發光效率變差,解決此問題的方法,目前有兩種:•磨除基層•更換基層為TStype•SRDRUR教育訓練-LED發光二極體原理晶片的製程教育訓練-LED發光二極體原理晶片的材料及其發光顏色教育訓練-LED發光二極體原理LED發光效率的演化教育訓練-LED發光二極體原理週期表LED晶片的元素為III-V族化合半導體基本原理IBIIBIIIIVVVIVIIB硼CN氮OFAl鋁SiP磷SCLCuZnGa鎵GeAs砷SeBrAgCdIn銦SnSb銻TeI教育訓練-LED發光二極體原理材料的排列模式:Si•原子內各層的穩定電子數:2,8,8,…..個•矽的外層電子數為4個電子教育訓練-LED發光二極體原理N-type的排列模式:Si+As•在Si的排列中放入As,則將多出一個電子,在結構上是為帶負電(Negative),故定義為N-type.教育訓練-LED發光二極體原理P-type的排列模式:Si+B•在Si的排列中放入B,在結構上將少一個電子,可視為帶正電(Positive)的空域,稱為電洞(hole),定義為P-type.教育訓練-LED發光二極體原理工作原理•LED的符號•P層與N層之接合狀況教育訓練-LED發光二極體原理•LED之通電狀況順向電壓逆向電壓P極接正電,N極接負電,則LED發光;反之,則不發光教育訓練-LED發光二極體原理順向電壓(VF)v.s.順向電流(IF)逆向電壓(VR)v.s.逆向電流(IR)•LED適用於電流操作,而非電壓•VR或IR的量測方法VR=5V時,IR=10uAIR=10uA時,VR=5V教育訓練-LED發光二極體原理光電特性光束Power光強度Intensity照度亮度不可見光可見光WW/SrW/m2W/Sr*m2可見光fluxlmcdlm/Srluxlm/m2nitcd/m2lm:Lumencd:CandelaSr:表立體角,在測試距離100mm時為0.01教育訓練-LED發光二極體原理視感度•人眼對555nm波長光(綠色)的感度最佳,隨之比它波長越短或越長,則感度越差,此種人眼感度特性,稱為視感度•W與lm的關係即在視感度Φv(lm)=KVλΨλdλΨλ為波長λ的Power(W)•λp與λd的關係亦在視感度0∞教育訓練-LED發光二極體原理λp,λd及△λ•λpPeakWavelength峰值波長主要是量測設備針對每一波長量測光強度後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*視感度係數後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△λ教育訓練-LED發光二極體原理Ivv.s.IFIv與IF成正比IFPv.s.Dutycycle教育訓練-LED發光二極體原理2θ1/2ViewingAngle•LED為指向性元件•½表示發光強度50%時的角度•Flux相同的兩顆LED,2θ1/2愈大則Iv愈小教育訓練-LED發光二極體原理環境溫度(Ta)對LED的影響•Tavs.IF•Tavs.IV教育訓練-LED發光二極體原理•Tavs.VF•Tavs.λP