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(gè)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%。
LED燈珠廣泛用于燈飾照明、LED大屏幕顯示、交通燈、裝飾、電腦、電子玩具禮品、交換機(jī)、電話機(jī)、廣告、城市光彩工程等諸多生產(chǎn)領(lǐng)域
半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)公差沒有激光器那么嚴(yán)格,而且無諧振腔。所以,所發(fā)出的光不是激光,而是熒光。LED是外加正向電壓工作的器件。在正向偏壓作用下,N區(qū)的電子將向正方向擴(kuò)散,進(jìn)入有源層,P區(qū)的空穴也將向負(fù)方向擴(kuò)散,進(jìn)入有源層。進(jìn)入有源層的電子和空穴由于異質(zhì)結(jié)勢壘的作用,而被封閉在有源層內(nèi),就形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。這些在有源層內(nèi)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的電子,經(jīng)躍遷與空穴復(fù)合時(shí),將產(chǎn)生自發(fā)輻射光。
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(shí),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(jià)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(jià)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(gè)聲子,使晶體發(fā)熱,這種過程稱為多聲子躍遷;也可以和價(jià)帶空穴復(fù)合,把能量交給導(dǎo)帶中的另一個(gè)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(shí),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。
LED的結(jié)構(gòu)依應(yīng)用和材料摻雜情況而異。用于可見光指示和顯示方面的LED,要求結(jié)構(gòu)佳化以獲得率;用于光通信方面的LED,需要有高輻射度以把大功率耦合入纖維,還希望有較大的調(diào)制能力。用作指示燈和顯示器的LED的基本結(jié)構(gòu)見圖2。
①提高內(nèi)量子效率,要求盡量減少晶體缺陷和有害雜質(zhì);②提高外量子效率,結(jié)構(gòu)要便于光收集、提取和發(fā)射;③可以用攜載信息的輸出電流直接對光輸出進(jìn)行高速率的調(diào)制;④結(jié)構(gòu)要有利于散熱,減少因結(jié)溫上升引起光功率下降;⑤要有高的輻射度,因此應(yīng)用直接帶隙半導(dǎo)體和能夠在高電流密度下驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。