文档介绍：半导体发光二极管及固体照明
主讲：杨锦耀
1. 固体照明概述
照明技术的变迁
50万年前燃烧树木作为光源。
1876年爱迪生发明白炽灯
1938年发明日光灯
目前有21%的能源用于半导体发光二极管及固体照明
主讲：杨锦耀
1. 固体照明概述
照明技术的变迁
50万年前燃烧树木作为光源。
1876年爱迪生发明白炽灯
1938年发明日光灯
目前有21%的能源用于照明

灯内充惰性气体。大部分是红外光，发光效率为7%；8流明/瓦。
寿命750~1000小时。

卤化物分解钨又回到钨丝上。寿命2000小时。

气体放电灯多为紫外线。
卤化磷酸盐
荧光粉三基色荧光粉
宽带荧光粉
寿命长，100流明/瓦，24000小时。
常温下有最高效率。
但有噪声，含***。
演***80~85。

530流明/瓦。
***灯
蓝绿光，寿命8000~10000小时。

60~120流明/瓦,寿命24000小时。

70~110流明/瓦，寿命2000~30000小时
总之：未来的光源是白光LED。
LED：是冷光源寿命100000小时
反应时间：100ms
半导体发光二极管的基本原理
发光二极管制造材料：
Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅳ族化合物
红光：AlGaInP；
蓝绿光：AlGaInN
直接带隙材料：
GaN-InN-AlN GaAs InP InAs
它们的导带最低点与价带最高点在同一K点，电子与空穴可以有效地再复合而发光。
发光跃迁有多种可能性：
（a）、（b）是 AlGaInP红光LED发光的原理；
（C）是AlGaInN蓝、绿光发光的原理。
掺杂会在带隙中产生：施主能级和受主能级。
电子与空穴复合称为自发辐射，光为多方向的；
如果为激发辐射发光方向一致-----激光二极管。
PN结能带结构：
P型材料掺施主杂质；（产生空穴）
N型材料掺受主杂质。（产生电子）
加正向偏压时耗尽层削弱，高密度电流下，
电子与空穴复合产生光，不发光的产生热。
hc 1240
E E
发光器件要具有：
高的内部量子效率和
高的外部量子效率。
Λ=
=
(nm)
同质结构PN结折射率之差低，光的域值低。
双异质结构PN结折射率之差高，发光效率高。
LED活性层采用量子阱结构，能带图如下：
量子阱的带隙是不连续的，可产生多种跃迁，发出不同波长的光
不同材料LEDD的I-V特性如下图：
LED发展史：
照明技术基本参数
照明参数：视觉；测光；比色；辐射线测量。
人眼对光的感应强度与波长的关系：
杆状细胞---感觉光强（敏感）灰度
视网膜锥状细胞---感觉颜色（不敏感）颜色
L长波（红色）
锥状细胞三色素 M波长（绿色）
S波长（蓝色）
光辐射测量用W（瓦特）
照明参数测光用lm（流明）
发光效率K（lm/W）
三原色值
比色色度坐标色温
（测量颜色）演*** 显***
R（红）
一般颜色可由三个基本颜色来代表： G（绿）
B（蓝）
有些单色无法用这三种颜色代表，可用假定的三个函数来代表：