【正文】 都是用主波長 λd 來表示鮮艷度，而不用峰值波長 λp 來表示。該圖是歸一 化圖，只要標(biāo)示 X、 Y 值，就可以知道 Z的值（ Z=1（ X+Y）），因而三變量的色品圖就變成 X、 Y二變量的平面圖。但 是，人眼的顏色特性對于不同的觀測者或多或少會有一些差異，因此要求根據(jù)大量觀測者的顏色視覺實驗，確定 一組為匹配等能光譜色的三原色數(shù)據(jù)，即“ 標(biāo)準(zhǔn)色度觀測者光譜三刺激值 ” ，以此來代表人眼的平均顏色視覺特性，用于色度學(xué)的測量和計算。因此，顏色不僅取決于光刺激，而且取決于人眼的視覺特性。 、 國際照明委員會色品圖表示法 ： 國際照明委員會（ CIE）于 1931年研究提出了 XYZ色品圖， 1960年又在 XYZ色品圖的基礎(chǔ)上提出了 UCS 色品圖。我們將從這兩方面展開討論，進(jìn)而分析 LED的各種光學(xué)指標(biāo)。 、 LED 的其他電學(xué)參數(shù) 在 高頻電路中使用 LED時，還要考慮以下兩個因素 ： 結(jié)電容 Cj 響應(yīng)時間： 上升時間 tr，下降時間 t f 當(dāng) LED接在高頻電路中使用時，要考慮到結(jié)電容和上升、下降時間，否則 LED無法正常工作。藍(lán)色光子的能量大于激發(fā)出黃色光子能量，藍(lán)色光子轉(zhuǎn)換成黃色光子輻射出來，同樣也造成了能量損失。 激發(fā)過程的能量損失 對于白光 LED，由于用藍(lán)光激發(fā)黃色 YAG 熒光粉，因此其激發(fā)過程中也存在能量損失 .藍(lán)光對黃色 YAG 熒光粉并非 100%激發(fā)，這與黃色 YAG熒光粉的顆粒大小和均 勻度有關(guān)系。 LED芯片發(fā)出的光遇到其他介質(zhì)的交界面時會發(fā)生光反射現(xiàn)象，并被 LED芯片吸收，這部分被吸收的光子能量轉(zhuǎn)化為芯片熱量并產(chǎn)生溫升。VF ），減少部分的能量變成 pn結(jié)熱能而產(chǎn)生溫升。 每個電子渡越 pn 結(jié)耗能一定大于發(fā)射那個光子所具有的能量。VF 電能后，可以轉(zhuǎn)變成光功率輻射出來，在輻射光的過程中產(chǎn)生能量損失的原因有以下幾種： 正向電壓 VF下，載流子（電子 空穴）在 pn 結(jié)中復(fù)合發(fā)射出光子，會造成能量損失。 輻射過程的能量損失 電 光轉(zhuǎn)換效率對 LED 的產(chǎn)品性能有很大影響，并且在發(fā)光過程中伴隨有能量損失，同樣影響 LED的發(fā)光效果。反向擊穿電壓通常不能超過 20V，在設(shè)計電路時，一定要確定加到 LED的反向電壓不要超過 20V。 LED工作于脈沖狀態(tài)時，可通過調(diào)節(jié)脈寬來實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)，例如 LED顯示屏就是 利用這個手段來調(diào)節(jié)亮度的。要根據(jù)散熱條件來確定，一般只用到最大電流 IFM的 60%為好。 最大允許工作電流 IFM： 由最大允許耗散功率來確定。 、 LED 的極限參數(shù) 最大允許耗散功率 Pmax=IFHVFH ： 一般按環(huán)境溫度為 25℃ 時的額定功率。如上面所說，隨著發(fā)光二極管性能的提高，反向漏電流會越來越小，但大功率 LED芯片尚未明確規(guī)定。但目前出現(xiàn)了大功率 LED的芯片，所以 IF就要根據(jù)芯片的規(guī)格來確定正向工作電流。 、 LED 的電學(xué)指標(biāo) ： 正向電壓 VF： LED正向電流在 20mA時的正向電壓。 CD段：反向擊穿區(qū) 發(fā)光二極管的反向電壓一般不要超過 10V，最大不得超過 15V。這個反向電流通常很小，一般在幾 μA 之內(nèi)。如果沒有保護(hù)電路，會因電流增大而燒壞發(fā)光二極管。 AB段：工作區(qū) 在這一區(qū)段，一般是隨著電壓增加電流也跟著增加，發(fā) 光亮度也跟著增大。 LED工作的電流 電壓特性圖 OA段：正向死區(qū) VA為開啟 LED發(fā)光的電壓。發(fā)光二極管具有與一般半導(dǎo)體三極管相似 的輸入伏安特性曲線。圖 10所示是可見光 LED的發(fā)展史，自 1970年左右開始紅光 LED的光功率不斷上升，但是藍(lán)光 LED的特性到 1992年后才 突飛猛進(jìn)。這些 LED的 IV（電流 電壓）特性示于圖 9(b)。 用 AlGaAs及 AlGaInP均可得到紅光，用 AlGaInN可以得到藍(lán)光、綠光及紫外線，一般都用 MOCVD(Metalanic Chemical Vapor Deposition)法或 OMVPE（ Organic Metal Vapor Phase Epitaxial）法生長 AlGaInP及 AlGaInN材料，用不同量子阱材料得到不同顏色的 LED。當(dāng)活性層的厚度減小到與德布羅意（ de Broglie）波長相近時，量子力學(xué)現(xiàn)象出現(xiàn)，這些薄的活性層就是量子阱，量子阱的數(shù)目可以是一個到數(shù)十個，量子阱的帶隙是不連續(xù)的 （ Discrete），也是分離的。在雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)中， pn結(jié)材料與中間活性層（ Active Region）的材料不同，帶隙較高，可以得到較高的折射率之差，所輻射的光不但強(qiáng)而且半高寬較窄，如圖 7(b)所示，所以此種結(jié)構(gòu)已完全取代同質(zhì)結(jié)構(gòu)。 要得到高的內(nèi)部量子效率，一部分與結(jié)構(gòu)有關(guān)，簡單的 pn 結(jié)用同質(zhì)結(jié)構(gòu)（ HomoStructure）不易得到高效率，因為 pn結(jié)材料間折射率之差低，光 的閾值也低，其結(jié)果如圖 7(a)所示。 當(dāng)電子與 空穴復(fù)合時產(chǎn)生不同波長的光，而光波 λ 與能量 E間的關(guān)系是 其中， h是普朗克常數(shù)； c是光速。當(dāng)正向偏壓 (Forward Bias)加在 pn 結(jié)時，多余的載流子（ Carrier）會經(jīng)過 耗盡至而滲透至對方。 圖 6所示為發(fā)光二極管 pn結(jié)（ Junction）的能帶結(jié)構(gòu)， p型半導(dǎo)體是摻雜了受主雜質(zhì)，而 n型則是摻雜了施主雜質(zhì)，將兩種材料放在一起即得到 pn結(jié)。但是，如果發(fā)出的光是激發(fā)輻射（ Stimulated）的，如 圖 5(b)所示其方向一致，則此種元件被稱為半導(dǎo)體激光二極管（ LD： Laser Diode）。圖 4(a)是受主與導(dǎo)帶復(fù)合，圖 4(b)是施主與價帶復(fù)合，圖 4(c)是施主 與受主的再復(fù)合，圖 4(d)是激子再復(fù)合。圖 3(a)及 (b)是一般AlGaInP紅光 LED產(chǎn)生光的原理，而圖 3(c)則是 AlGaInN的藍(lán)光及綠光 LED 產(chǎn)生光的原理。 在直接帶隙材料中，電子與空穴復(fù)合時，其發(fā)光躍遷（ Radiative Transition）有多種可能性，如圖 3所示。而圖 2(b)的材料均是間接帶隙（ Indirect Bandgap），其帶隙即導(dǎo)帶最低點與價帶最高點不在同一 K 空間，以致電子與空穴復(fù)合時除了發(fā)光外，還需要聲子（ Phonon）的配合，所以發(fā)光效率 低。 發(fā)光效率與材料是否為直接帶隙（ Direct Bandgap）有關(guān)，圖 2(a)是直接帶隙材料，包括 GaNInNAlN、 GaAs、 InP、 InAs及 GaAs等，這些材料的導(dǎo)帶最低點與價帶最高點在同一 K空間。由圖可知，這些材料的發(fā)光范圍由紅光到紫外線，目前紅光的材料主要有 AlGaInP，而藍(lán)綠光及紫外線的主要材料則有 AlGaInN。一般的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，多以 Ⅲ Ⅴ 、 Ⅱ Ⅵ 族化合物半導(dǎo)體為材料。 LED 的基本原理 目前使用的大部分 燈具 是白熾鎢絲燈或者采取氣體放電，而半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ LED） 的發(fā)光原理則與 大部分燈迥然不同。 、按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的 LED（發(fā)光強(qiáng)度 100mcd）；把發(fā)光強(qiáng)度在 10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管?；蚋?，散射劑的量較大。 ? 散射型 這是視角較大的指示燈，半值角為 45176。 ? 標(biāo)準(zhǔn)型 通常作指示燈用，其半值角為 20176。～ 20176。 從發(fā)光強(qiáng)度角 分布圖來分有三類： ? 高指向性 一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。國外通常把φ 3mm 的發(fā)光二極管記作 T1；把φ 5mm的記作 T 1（ 3/4）；把φ 的記作 T1（ 1/4）。 、按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。 根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射 劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。 LED 分類 、按發(fā)光管發(fā)光顏色分 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等。這種利用注入 式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流 子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來 ，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN 結(jié)的材料決定的。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“ PN 結(jié)”。 LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來?；趩纹瑱C(jī)的 LED 霓虹燈控制器設(shè)計綜述報告 LED 部分 ......................................................................................................................... 4 LED概述 .................................................................................................................... 4 LED分類 ............................................................................................................. 4 、按發(fā)光管發(fā)光顏色分 ......................................................................................... 5 、按發(fā)光管出光面特征分 ...................................................................................... 5 、按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 ...................................................................................... 5 、按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分 .................................................................................. 5 LED的基本原理 ......................................................................................................... 6 LED 指標(biāo) ................................................................................................................. 11 、 LED的電學(xué)指標(biāo) .............................................................................................. 11 、 LED的電流 電壓特性圖 ........................................................................ 11 、 LED的電學(xué)指標(biāo)： ................................................................................ 12 、 LED的極限參數(shù) .................................................................................... 12 、電 光轉(zhuǎn)換效率 ....................................................................................... 12 、 LED的其他電學(xué)參數(shù) ............................................................................. 13 、 LED的光學(xué)指標(biāo) .............................................................................................. 13 、國際照明委員會色品圖表示法： ............................................................ 14 、光的顏色鮮艷度 ..................................................................................... 14 、色溫或相關(guān)色溫 .........................................