大功率LED特性研究.pdf

1、發(fā)光二極管（light emitting diode、LED），是根據(jù)半導(dǎo)體材料電致發(fā)光原理制作的發(fā)光器件，具有電光轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)、體積小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在人們的生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用。深刻了解LED的各項(xiàng)特性參數(shù)，以及各項(xiàng)特性參數(shù)的影響因素，有利于人們合理的使用LED。本文詳細(xì)闡述了LED的發(fā)光原理，光電參數(shù)和白光LED的各項(xiàng)光譜參數(shù)，并通過對(duì)多種不同種類LED光電參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，揭示溫度、封裝方式、電流等因素對(duì)LED發(fā)光特

2、性的影響。論文的主要內(nèi)容概括如下：
　　 （1）詳細(xì)分析了溫度對(duì)白光LED發(fā)光效率的影響，理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度主要通過以下三個(gè)方面影響白光LED的發(fā)光效率：1）降低LED芯片的輻射復(fù)合效率；2）降低熒光粉的轉(zhuǎn)換效率；3）導(dǎo)致芯片的峰值波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向偏移，使芯片的發(fā)射波長(zhǎng)和熒光粉的激發(fā)波長(zhǎng)不匹配。
　　 （2）對(duì)比研究了1W、3W藍(lán)光LED的電功率-電光轉(zhuǎn)換曲線，在小電流階段，芯片內(nèi)產(chǎn)生的復(fù)合，以缺陷能級(jí)和一些深能級(jí)

3、雜質(zhì)引起的非輻射復(fù)合為主。當(dāng)電流逐步增加時(shí)，由擴(kuò)散電流產(chǎn)生的輻射復(fù)合增加，芯片的電光轉(zhuǎn)換效率逐步增加。當(dāng)達(dá)到電光轉(zhuǎn)換效率最大值后，曲線呈單調(diào)下降的趨勢(shì)，在下降的初期是因?yàn)殡娏鞯淖⑷胄氏陆?，隨著電功率的進(jìn)一步增加，溫度的影響逐漸顯現(xiàn)。1W藍(lán)光LED和歸一化后3W藍(lán)光LED的電功率-電光轉(zhuǎn)換效率曲線的對(duì)比結(jié)果顯示3W藍(lán)光LED芯片的排布有利于出光。
　　 （3）從兩個(gè)方面著手研究白光LED發(fā)光效率的影響因素，LED電光轉(zhuǎn)換效率和不

4、同色溫白光對(duì)應(yīng)的光效勢(shì)能。白光LED的電光轉(zhuǎn)換效率變化特性很大程度上取決于藍(lán)光芯片。摻加熒光粉可以增加了白光LED的出光效率，也使器件受到溫度的影響更大。1W、3W白光LED光功率-色溫曲線顯示：由于熒光粉層激發(fā)程度的不同，隨著光功率的增加，初期色溫變化劇烈，到某一特定點(diǎn)后，色溫變化逐漸變得平緩。不同色溫白光對(duì)應(yīng)不同的光視效能值。詳細(xì)分析了3種不同電流條件下這兩種因素對(duì)1W、3W白光LED發(fā)光效率的影響，結(jié)果顯示：在有限大熱沉的散熱條件

5、下，輸入功率越高，1W白光LED和3W白光LED的發(fā)光效率相差越多，發(fā)光效率的主要影響因素也由光視效能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭軠囟扔绊懙陌坠釲ED的電光轉(zhuǎn)換效率。
　　 （4）設(shè)計(jì)了一種采用金屬支架直接導(dǎo)熱的大功率紅外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。該封裝結(jié)構(gòu)通過增加芯片底部金屬基座的厚度和尺寸，有效提高了散熱效果，降低了封裝熱阻。實(shí)驗(yàn)測(cè)量顯示，大功率紅外發(fā)光二極管峰值波長(zhǎng)在850nm附近，發(fā)光束角10度，典型輸入功率為0.5W，最大輸入功率可以達(dá)到2