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、體積小、綠色環(huán)保等優(yōu)點，在人們的生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用。深刻了解LED的各項特性參數(shù)，以及各項特性參數(shù)的影響因素，有利于人們合理的使用LED。本文詳細闡述了LED的發(fā)光原理，光電參數(shù)和白光LED的各項光譜參數(shù)，并通過對多種不同種類LED光電參數(shù)的實驗研究，揭示溫度、封裝方式、電流等因素對LED發(fā)光特

2、性的影響。論文的主要內(nèi)容概括如下：
　　 （1）詳細分析了溫度對白光LED發(fā)光效率的影響，理論研究和實驗結(jié)果表明溫度主要通過以下三個方面影響白光LED的發(fā)光效率：1）降低LED芯片的輻射復合效率；2）降低熒光粉的轉(zhuǎn)換效率；3）導致芯片的峰值波長向長波方向偏移，使芯片的發(fā)射波長和熒光粉的激發(fā)波長不匹配。
　　 （2）對比研究了1W、3W藍光LED的電功率-電光轉(zhuǎn)換曲線，在小電流階段，芯片內(nèi)產(chǎn)生的復合，以缺陷能級和一些深能級

3、雜質(zhì)引起的非輻射復合為主。當電流逐步增加時，由擴散電流產(chǎn)生的輻射復合增加，芯片的電光轉(zhuǎn)換效率逐步增加。當達到電光轉(zhuǎn)換效率最大值后，曲線呈單調(diào)下降的趨勢，在下降的初期是因為電流的注入效率下降，隨著電功率的進一步增加，溫度的影響逐漸顯現(xiàn)。1W藍光LED和歸一化后3W藍光LED的電功率-電光轉(zhuǎn)換效率曲線的對比結(jié)果顯示3W藍光LED芯片的排布有利于出光。
　　 （3）從兩個方面著手研究白光LED發(fā)光效率的影響因素，LED電光轉(zhuǎn)換效率和不

4、同色溫白光對應(yīng)的光效勢能。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，到某一特定點后，色溫變化逐漸變得平緩。不同色溫白光對應(yīng)不同的光視效能值。詳細分析了3種不同電流條件下這兩種因素對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)計了一種采用金屬支架直接導熱的大功率紅外發(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。實驗測量顯示，大功率紅外發(fā)光二極管峰值波長在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到2