【48812】发光二极管光取出原理

  为光输出功率;I为电流;V为电压;h为普朗克常数;f为频率(Frequency);q为电荷量。

  一般ηv的规模是0.75~0.97,要添加ηv便是要削减电阻及电压与临界电流,而电阻则与LEDpn结中的p层杂质散布及电触摸有关。所以

  在进入功率IV一守时,要改善ηw p就要改善内部量子功率以得到高的Popt以及高的光取出功率。而这儿首要的意图是介绍怎样添加光取出功率以得到高亮度、高功率的LED。

  一般LED都以平面结构成长在有光吸收(Absorbing)功用的衬底上,上面以环氧树脂圆顶形(Epoxy Dome)封装,这种结构的光取出功率十分低,仅为4%左右,而质量好的双异质结构的内部量子功率可高达99%,所以只要一小部分的光被放出,根本原因有:一是电流散布不妥以及光被资料自身所吸收;二是光不易从高折射率(Refractive Index)的半导体传至低折射率的外围空气(n=1)。

  LED的发光是由pn结中的活性层发生,其外部量子功率是内部量子功率乘以光取出功率Cex,而Cex则有三种不同的光丢失机制,因为资料自身的吸收而发生丢失ηA、菲涅耳(Fresnel)丢失ηFr及全反射角(Critical Angle)丢失ηc r,所以

  要削减因资料自身的吸收以及电流散布不妥而发生的丢失,应该①要有厚的窗口层(Window Layer )或电流散布层使电流能均匀散布并增大外表透过率;②用电流限制(Current Blocking)技能使电流不在电触摸区域下经过;③用通明、不吸收光资料作衬底(Substrate)或许在活性层下设置反射镜将反射至外表。

  当光从折射率为n1的某一物质到折射率为n2的另一物质时,一部分的光会被反射回去,这种丢失称作菲涅耳丢失。一般反射系数R为

  假设光由半导体(n1=3.4)射至空气(n2=1),那么ηFr=0.702,也便是70.2%的光可以透射半导体与空气的界面。假设半导体外表可以涂上一层资料,其折射率,那么ηFr=0.832,透射率添加了18.5%。假若用树脂资料(nx=1.5),则ηFr=0.816,也能添加16.2%透射率。

  只要小于临界角(Critical Angle)θc内的光可以实现被射出,其他的光则被反射回内部或吸收,而此临界角是

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