LED的发光效率决定于在同等厚度里,能压入多少层
LED工作原理
LED工作原理LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有发光功能。
LED工作原理是基于半导体材料的特性，通过电子与空穴的复合释放能量，产生光线。
以下将详细介绍LED工作原理的几个关键步骤。
1. 半导体材料：LED的核心是半导体材料，普通使用的是砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）或者氮化镓（GaN）等。
这些材料具有特殊的能带结构，能够实现电子与空穴的复合。
2. P-N结构：LED由P型半导体和N型半导体组成，两者之间形成P-N结构。
P型半导体中的杂质含有三价元素，如硼（B），N型半导体中的杂质含有五价元素，如磷（P）。
P-N结构中的电子和空穴在结区域会发生复合。
3. 能带结构：在P-N结构中，P型半导体的价带和导带能级较高，N型半导体的价带和导带能级较低。
当两者结合时，形成一个能带弯曲的结构。
这种能带结构使得电子和空穴在结区域集中，有利于复合过程。
4. 注入电流：为了使LED发光，需要在P-N结构中注入电流。
当正向电压施加到LED的P端，负向电压施加到N端时，电子从N端向P端流动，空穴从P端向N端流动。
这种注入电流会导致电子与空穴在P-N结构中发生复合。
5. 复合辐射：当电子与空穴在P-N结构中复合时，能量以光的形式释放出来。
这是因为复合过程中，电子从高能级跃迁到低能级，释放出能量的同时产生光子。
光子的能量与半导体材料的能带结构有关，决定了LED发光的颜色。
6. 发光效率：LED的发光效率取决于复合过程的效率。
提高发光效率的方法包括提高注入电流、优化半导体材料的能带结构和表面处理等。
此外，LED的发光效率还受到温度的影响，普通情况下，LED的发光效率随温度的升高而降低。
总结：LED的工作原理是通过半导体材料的P-N结构，在注入电流的作用下，电子与空穴发生复合并释放能量，产生光线。
LED工作原理的关键步骤包括半导体材料、P-N结构、能带结构、注入电流、复合辐射和发光效率。
led发光效率极限
led 发光效率极限
白光LED 的发光基本原理是利用荧光材料将蓝光转换成几种不同波长的光线，通过荧光材料的组合，这些光线组成了一个基本连续的光谱。
因为并非严格的连续光谱（比如石英卤素灯），所以在复现彩色的能力上面还有不小的欠缺，目前白光LED 最高水平的颜色复现指数也只能做到90 左右（石英卤素灯是100）。
也正因为这样，白光LED 的发光效率要高于普通的黑体辐射光源。
对于黑体辐射的白光光源（5700K）最高的发光效率为200 流明/瓦左右，而白光LED 可以做到300 流明/瓦以上。
注意这里的瓦特功率并非指通过光源的电功率而是光源在可见光波段的辐射的功率。
现在高水平的白光LED 在700 毫安的电流驱动下可以输出0.8 瓦特左右的可见光辐射，这个时候整个LED 功率消耗为2 瓦特左右，也就是40 ％左右的电能转换成了光能。
如果随着技术的进步，能够把这个效率增加到60％，那幺就可以得到1.2 瓦特左右的光辐射，这大概相当于一只700 毫安的白光LED 输出达到360 流明。
如果把这个效率加倍，则可以达到480——500 流明的输出，大致相当于一只30 瓦特的石英卤素灯。
在照明领域中，一种新型光源的诞生，其寿命、光效是重要的质量指标，但它对各种颜色的显色特性是照明光环境的另一重要质量指标。
低压钠灯的2 条黄色光谱线的理论发光效率可达450lm/W，实际光效超过
200lm/W。
但由于它的显色特性差，最终被高压钠灯、金卤灯所替代。
如何提高LED的发光效率
如何提高LED的发光效率1.提高LED的发光效率的意义利用各种原理对LED进行优化设计，能充分提高了芯片的出光效率，能够为生产提供一定的理论指导。
利用电极优化或者光子晶体等来改善器件GaN LED电流的扩展特性，提高电流分布的均匀性，减少电流的聚集效应，实现提高芯片的出光效率和转化效率，提高器件的光电效应，提升产品的性能。
优化LED可以提高光输出强度，使资源的利用率更高。
2优化LED的原理LED在理想情况下，每注入一个电子便会发出一个光子，但在实际情况下，第由于内部损耗造成，注入的电子并不能全部转化为光子，而产生的光子也不能全部从LED中射出，这便引出一个量子效率的问题。
注入有源层的电子并不一定全部用来产生的光子，于是产生了内量子效率，通常定义为从LED有源层产生的光子数与LE D的注入电子数的比值。
有源层产生的光子在理想情况下，将全部射向自由空间，但由于存在内部Fresnel反射以及重吸收作用(如电极和衬底)，使得产生的光并不能全部射出，这时所产生的效率为提取效率。
外量子效率则定义为射向自由空间的光子数与注入的电子数的比值。
即内量子效率和提取效率的乘积。
3、如何提高LED的发光效率3.1晶粒外型的改变传统发光二极管晶粒的制作为标准的矩型外观。
因为一般半导体材料折射系数与封装环氧树脂的差异大，而使交界面全反射临界角小，矩形的四个截面互相平行，光子在交界面离开半导体的机率变小，让光子只能在内部全反射直到被吸收殆尽，使光转成热的形式，造成发光效果更不佳。
因此，改变LED形状是一个有效提升发光效率的方法。
改变LED形状晶体光线传播示意图3.2表面粗化技术将组件的内部及外部的几何形状粗化，破坏光线在组件内部的全反射，提升组件的使出效率。
LED的闸流体效应
LED的闸流体效应
LED的主要材料是pn接面，而闸流体(Thyristor)是电子电力常用的控制元件，当它的厚度不均匀的时候就会有pn层面交错的情形产生，此时的电压差就会有很大的差异，这就是「闸流体效应」，而若电压差太大的话就显示此产品的品质不太好，所以这也可以用来衡量LED的品质。
不过，一般不会用闸流体效应来判断LED的品质，一般会测试LED的VFD来判定。
VFD小于0.1V判为合格。
半导体材料有一个非常有趣的特性，就是所谓的载子；载子分为两类：一类为电子，带负电；另一类为电洞，带正电。
LCD的发光原理是利用两种载子在某些条件下可以结合，释放出的能量以光子的形式释出而发光。
也因此，依据材料的不同，电子和电洞所佔有的能阶不同，也就是说电子和电洞的相对能阶高度差即是决定两载子所结合发出
能量的高低，便可以产生具有不同能量的光子，藉此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或顏色。
大部分的应用，LED都以直流电的方式超作，它具有以下几点的特性：
顺偏特性：当直流电有了足够的正电压的时候，LED的电流就快速的上升，而这个通入的电流就称为「顺偏电流」，而LED
两端的电压就被称为「顺偏电压」。
若电压的范围忽高忽低即表示品质异常，而通常波长越短的LED其电压会越高。
逆偏特性：顾名思义就是给予LED负的电压，也称为「漏电压」，一般而言，不同的LED材料会各自有其合理的电压值，而造成逆电压特性不良的原因是静电放电，这个特性也可以用来评估此LED的品质。
光电技术及应用_郑州轻工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
光电技术及应用_郑州轻工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.LED发出的光是基于受激辐射，发出的是相干光。
答案:错误2.超高亮度LED是指辐射功率高，法向发光强度在1000mcd以上的LED，光效可以达到50~100lm/W。
答案:正确3.在弱辐射作用的情况下，半导体的光电导效应与入射辐射通量的关系是线性的。
答案:正确4.常用的激光器有（）答案:液体激光器_气体激光器_固体激光器_半导体激光器5.普通荧光灯的发光效率约为（）lm/W答案:35~606.光电倍增管分压电阻通常要求流过电阻链的电流比阳极最大电流大10倍以上。
答案:正确7.光电倍增管的噪声主要是散粒噪声。
答案:正确8.光电倍增管的正高压供电采用耐高压的耦合电容来输出信号，这种方法适用于直流信号测量系统中。
答案:正确9.光电检测电路通常由（）组成。
A 光电探测器 B 偏置电路 C 前置放大器 D 以上答案均不正确答案:B_C_A10.取样积分器是一种基于自相关接收理论弱信号检测设备。
（）答案:正确11.1、对于P型半导体来说，以下说法正确的是（）答案:能带图中受主能级靠近于价带顶12.锁相放大器有三个主要组成部分，下面哪个部分不是其组成部分（）答案:取样模拟开关13.下列光电器件，哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压（）答案:雪崩光电二极管14.有关半导体对光的吸收，下列说法正确的是（）答案:半导体对光的吸收主要是本征吸收15.对于光敏电阻，下列说法不正确的是（）答案:光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动16.负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的电子（）答案:不是热电子，而是冷电子17.二相线阵CCD两路驱动脉冲的相位差是120度。
答案:错误18.光电导摄像管由那几部分组成（）答案:电子枪_扫描系统_光电靶_电磁聚焦19.像管可以分为( )答案:像增强器_变像管20.已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为【图片】，【图片】，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（）答案:乙厂灵敏度高D的基本单元由以下几部分组成（）答案:氧化物_金属_半导体22.电荷耦合器件的几个工作过程分为（）答案:电荷包产生_电荷包检测_电荷包存储23.低压汞灯光谱为（）答案:线状光谱24.像管由那几部分组成（）答案:荧光屏_光电阴极_光电阳极25.电荷耦合成像器件又称为（）答案:CCD26.当热释电晶体温度达到某一特定温度Tc时，自发极化强度变为零，Tc称为居里温度。
LED发光效率影响因素_led灯发光效率_LED发光效率影响因素
芯片数 激发源 发光材料 发光原理
1
蓝色LED InGaN/YAG InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光
蓝色LED InGaN/荧光粉 I nGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
蓝色LED ZnSe 由薄膜层发出的蓝光和在 基板 上激发出的黄光混色成白光
表 二 单 颗 白 色L ED 的 效 能 进展
年份
发光效能(流明/瓦)
备注 1998 5
199 15 相若白炽灯
2001 25 相若卤钨灯
2005 50
估计
表三 长远发展目标
单颗白色LED 输入功率 10瓦
发光效能 100流明/瓦 输出光能 1000流明/瓦
在现有的发光效率下，如果需要一定程度高辉度，期望因为增加电流量来产生较大亮度的话，这就必须考量如何增加LED的面积来满足所增加的电流，或者利用将数颗小型LED封装在同一个模组之中，来实现封装模组对电流量容许值的提高。在目前的发光效率下，热效应也会成比例的上升，另外，大面积LED 比小面积LED的电阻来得要高，使得大面积LED本身的效应也比较大，如果单纯以现有LED为基础来提高辉度的话，将会陷入一个因LED本身价格，和散热材料的成本过高而产生的恶性循环之中，这和以低成本化为基础的市场特性是背道而驰的，而且热效应量的上升会引起封装材料的热劣化，对其使用寿命也有很大的影响。
多个 多种光色的LED InGaN、GaP
AlInGaP 将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色LED
采用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个照明市场进军，将会节约大量的电能。近期，白色LED已达到单颗用电超过1瓦，光输出25流明，也增大了它的实用性。表二和表三列出了白色LED的效能进展。
LED导光板的发光效率
LED导光板的发光效率
（1）内部效率和外部效率
发光效率是光通量与电功率之比。
LED的效率有内部效率（PN结附近由电能转化成光能的效率）与外部效率（辐射到外部的效率）之分，内部效率只是用来分析和评价芯片优劣的特性。
LED最重要的特性是辐射出光能量（发光量）与输入电能之比，即发光效率。
发光效率代表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。
（2）流明效率
流明效率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，故也叫做可见光发光效率。
表1-1列出了几种常见LED 的流明效率（可见光发光效率）。
表1-1 常见LED的流明效率
LED的发光颜色λt/nm 材料流明效率（1m/W）
外量子效率
最大值平均值
红光700
660
650
GaP：Zn-0
GaAIAs
GaAsP
2.4
0.27
0.38
12%
0.5%
0.5%
1%~3%
0.3%
0.2%
黄光590 GaP：N-N 0.45 0.10% 0
绿光555 GaP：N 4.2 0.70% 0.015%-0.15% 蓝光465 GaP 0 10% 0
白光谱带GaN+YAG 小芯片为1.6，打芯片为18 0 0
随着白光LED芯片发光效率的不断提升，80lm/W以上的白光芯片已成为市场主流，而
实验室中更可做出150lm/W以上的芯片。
这些令人振奋的消息与事实，已使LED与传统金
属钠灯的性价比相接近，并有凌驾于传统金属钠灯之上的趋势。
led原理 发光层
led原理发光层LED (Light Emitting Diode) 是一种半导体器件，能够通过电流激发而产生可见光。
LED 发光层是 LED 中的一个重要组成部分，它决定了 LED 的发光效果和性能。
本文将介绍 LED 发光层的原理，并列举相关参考内容来深入了解 LED 发光层的特性和应用。
1. 发光层原理LED 发光层通常由多种材料组成，其中最常见的是发光二极管芯片和磷光粉。
LED 芯片通常由砷化镓 (GaAs) 或磷化铟镓(InGaAs) 等半导体材料制成。
当电流通过芯片时，电子和空穴会在 pn 结附近复合并释放出能量。
然而，这种能量只有一小部分是以可见光的形式发射出来，并且其波长通常与人眼可见范围的光波长并不完全匹配，这就需要发光层来提高发光效果。
发光层中的磷光粉是一种荧光粉，能够将高能电子和空穴的能量转化为可见光。
磷光粉的选择和添加量可以影响 LED 的发光特性，包括颜色、亮度和色温等。
在不同的应用中，可以根据需求选择不同类型的磷光粉，或者使用多种磷光粉的混合物来实现特定的发光效果。
2. 相关参考内容为了更深入了解 LED 发光层的原理和应用，以下是一些相关参考内容：- "Light Emitting Diodes (LED)"：这是一本由 E. Fred Schubert编写的书籍，详细介绍了 LED 的各种物理和光电特性，并对发光层的工作原理进行了解释。
该书还包括了 LED 的制造工艺、性能改进方法以及应用领域等内容。
- "Introduction to Solid State Lighting"：这是一篇由 Nadarajah Narendran 编写的综述文章，在其中详细介绍了 LED 技术的基本原理、发展历程以及当前的应用。
这篇文章还特别涵盖了发光层材料的性能和选择。
- "Phosphor Handbook"：这是一本由 Shigeo Shionoya、William M. Yen 和 Hajime Yamamoto 编写的书籍，其中详细介绍了荧光材料和荧光粉的原理、性能和应用。
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1，LED的发光原理，是电子穿过一层半导体材料时，激发该半导体材料将电能转化为光能。
然而，单层半导体的发光能力很弱，所以要将很多层单层材料叠加起来，压成类似千层糕那样的复合材料，这就是“外延片”。
所以，LED的发光效率决定于在同等厚度里，能压入多少层。
单层材料越薄，能叠加的层数越多，发光效率就越高。
现在一般每层厚度仅为2-20微米，这也决定了外延片生产是整个LED生产流程中最困难的部分。
2，切割——LED核心：相当于从钨丝材料中抽出灯丝，不同的是，切割后的外延片是方块形。
由于外延片这种特殊结构，想要完整无损地切割出发光核心，非常困难。
不仅需要真空环境，还要专业的切割机。
目前世界上只有两个厂家生产这种切割机。
3，将核心放入LED芯片：芯片之于LED，正如灯座之于灯泡，是供电部分。
“芯片”是实现LED理想效果非常重要的装备，因为LED对电流的要求非常高。
4，封装LED芯片成发光体：将LED芯片封装成为发光体，正如给灯丝灯座加上灯罩做成灯泡。
灯罩形状可依据所需而不同，但封装技术决定了发光体的使用寿命。
5，照明应用：就像运用白炽灯泡一样，根据不同功能和需要，装配成不同的LED产品。
对LED照明来说，前三步的外延片、切割和芯片是上游，第四步的封装是中游，第五步的应用则是下游。
这些问题需要我们用更多的能量来突破。
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