電壓:LED燈珠使用低壓電源,供電電壓在 2-4V之間,根據(jù)產(chǎn)品不同而異,所以驅(qū)動它的是一個比高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場所; 電流:工作電流在0—15mA,亮度隨電流的增大而變亮 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減少 80%。
適用性:很小,每個單元 LED 小片是 3-5mm 的正方形,所以可以制備成各種形狀的器件,并且適合于易變的環(huán)境。 響應(yīng)時間:其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級, LED 燈的響應(yīng)時間為納秒級。 對環(huán)境污染:無有害金屬汞。
半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器類似,也是一個PN結(jié),也是利用外電源向PN結(jié)注入電子來發(fā)光的。半導(dǎo)體發(fā)光二極管記作LED,是由P型半導(dǎo)體形成的P層和N型半導(dǎo)體形成的N層,以及中間的由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的有源層組成。有源層是發(fā)光區(qū),其厚度為0.1~0.2μm左右。
電致發(fā)光現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于1923年,當(dāng)時并沒有引起人們的注意。隨著近代技術(shù)的發(fā)展,對發(fā)光器件提出了新的要求,希望發(fā)光管簡單、可靠、壽命長、價格低、小型化。所以自60年代開始電致發(fā)光的研究非?;钴S。
此式稱為玻爾條件。式中h=6.626×10-34J·s。當(dāng)發(fā)光二極管工作時,在正偏下,通常半導(dǎo)體的空導(dǎo)帶被通過結(jié)向其中注入的電子所占據(jù),這些電子與價帶上的空穴復(fù)合,放射出光子,這就產(chǎn)生了光。發(fā)射的光子能量近似為特定半導(dǎo)體的導(dǎo)帶與價帶之間的帶隙能量。這種自然發(fā)射過程叫作自發(fā)輻射復(fù)合(圖1)。顯然,輻射躍遷是復(fù)合發(fā)光的基礎(chǔ)。注入電子的復(fù)合也可能是不發(fā)光的,即非輻射復(fù)合。在非輻射復(fù)合的情況下,導(dǎo)帶電子失去的能量可以變成多個聲子,使晶體發(fā)熱,這種過程稱為多聲子躍遷;也可以和價帶空穴復(fù)合,把能量交給導(dǎo)帶中的另一個電子,使其處于高能態(tài),再通過熱平衡過程把多余的能量交給晶格,這種過程稱為俄歇復(fù)合。隨著電子濃度的提高,這種過程將變得更加重要。帶間躍遷時,輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合的兩種過程相互競爭。有的發(fā)光材料表現(xiàn)為輻射復(fù)合占優(yōu)勢。
光通信用 LED的發(fā)射波長在光纖呈現(xiàn)低損耗的窗口區(qū)。0.8~0.9微米的GaAlAs-GaAs發(fā)光管和1.3~1.6微米的InGaAsP-InP發(fā)光管,波長分別落在石英纖維的和第二個透明窗口。為了與纖維耦合,光可以從LED的一面或一邊提取。