LED光源在光學(xué)引擎的應(yīng)用

1、led光源在光學(xué)引擎的應(yīng)用 led的基本概念*用半導(dǎo)體pn結(jié)或類似結(jié)構(gòu)把電能轉(zhuǎn)換成光能的元件稱為發(fā)光二極管（ led light emitting diode）*光由注入的電子和空穴復(fù)合而產(chǎn)生，也稱注入式電致發(fā)光*廣義的講：包括可見光led 非可見光led 半導(dǎo)體激光器（laser diode）一般的講：包括可見光led *led與ld的區(qū)別：半導(dǎo)體激光器是具有諧振腔異質(zhì)結(jié)構(gòu)的ledledld無光學(xué)諧振腔有光學(xué)諧振腔自發(fā)輻射激發(fā)輻射非相干輻射相干輻射led發(fā)光原理*平衡pn結(jié)空間電荷區(qū)的形成* pn結(jié)正向注入效應(yīng) 外加電場的方向與自建電場方向相反，空間電荷區(qū)的電場被削弱，載流子的擴(kuò)散大于漂移，

2、電子從n區(qū)注入到p區(qū)，空穴從p區(qū)擴(kuò)散到n區(qū)這種現(xiàn)象叫正向注入效應(yīng)*在p區(qū)的電子和在n區(qū)的空穴分別與多子復(fù)合，復(fù)合時放出能量： 1 以光子的形式轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽ㄝ椛鋸?fù)合） 2 以聲子的形式轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽ňЦ裾袷?，非輻射?fù)合）led的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體發(fā)光（固態(tài)發(fā)光）優(yōu)點(diǎn)*半導(dǎo)體發(fā)光（固態(tài)發(fā)光）優(yōu)點(diǎn)：*電光效率高（理論值可達(dá)300-400lm/w）*體積小*壽命長*電壓低*節(jié)能*環(huán)保各種照明器件的效率和壽命光源光效（lm/w）工作壽命白熾燈161000熒光燈8510000今日led65200002010led100500002020led200100000led電光效率*注入載流子復(fù)合產(chǎn)生光量子的效率，包括外量

3、子效率hy、注入效率hz、內(nèi)量子效率hf、出光效率hc hy=hz *hf * hc+外量子效率hy ：輸出到二極管外部的光量子與注入的載流子數(shù)目之比+注入效率hz：通常定義為通過pn結(jié)的電子電流（或空穴電流）與總電流之比+內(nèi)量子效率hf：也稱輻射發(fā)光效率（輻射效率），復(fù)合產(chǎn)生的光量子數(shù)與注入的載流子數(shù)之比+出光效率hc ：在pn結(jié)輻射復(fù)合產(chǎn)生的光子出射到晶體外部的百分?jǐn)?shù)*一般講：高質(zhì)量led的內(nèi)量子效率hf 、注入效率hz可達(dá)90%以上，但出光效率hc卻非常低出光效率低的原因*材料吸收損失：led的襯底對光吸收非常嚴(yán)重*菲涅爾損失：晶體界面的反射損失，襯底折射率很高（gaalas晶體3.4）

4、*全反射角損失：襯底折射率很高導(dǎo)致光出射時的全反射角很?。╣aalas3.4，全反射角=17，出射角為34 ）*內(nèi)量子效率hf降低：不能出射的光在pn結(jié)區(qū)轉(zhuǎn)換為熱量，提高了結(jié)溫，使晶格震動加劇，非輻射復(fù)合增大，影響內(nèi)量子效率hf降低。 另外，結(jié)溫升高影響led壽命。 目前，ingan有源層在常溫時，普通注入電流條件下，內(nèi)量子效率hf達(dá)95%，當(dāng)結(jié)溫上升時，內(nèi)量子效率會比較大的下降。*提高出光效率和控制結(jié)溫是提高led發(fā)光效率的有效手段大功率led提高發(fā)光效率的方法大功率led提高發(fā)光效率的方法大功率led提高發(fā)光效率的方法大功率led提高發(fā)光效率的方法大功率led提高發(fā)光效率的方法大功率led

5、提高發(fā)光效率的方法led的顏色特性通常的led都是單色發(fā)光，光學(xué)引擎不需分色系統(tǒng)，色域大，顏色鮮艷通常有紅光led系列，綠光led系列，藍(lán)光led系列白光led是由藍(lán)光或紫光led，加熒光粉制成。需要分色系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)光學(xué)引擎led光學(xué)引擎的產(chǎn)品應(yīng)用1.口袋式led投影 pocket, hand-held, mobil, personal, mini projector.小型輕量,可置于手掌上或口袋中，畫面可供數(shù)人觀看，主要作個人應(yīng)用，也可用于移動商務(wù)。led光學(xué)引擎的產(chǎn)品應(yīng)用2.集成式投影機(jī) integrated projector，無須單獨(dú)機(jī)殼，以組件形式將led投影光機(jī)組合到其它數(shù)碼產(chǎn)品中

6、,組合在多媒體手機(jī)中的應(yīng)用最為誘人。led光學(xué)引擎的產(chǎn)品應(yīng)用3.便攜式led投影l(fā)ed-based portable-projector.尺寸重量類似目前采用uhp燈的超便攜投影機(jī)，商用和家用。 4.led背投led-based rptv以家用為主。led光學(xué)引擎的產(chǎn)品應(yīng)用畫面尺寸 inch 光輸出 lm 供電方式 體積 cm3 重量 g 集成式 5 15 5 15 電池 50 100 口袋式 15 40 30 5050 100 電池或外接交直變流電源 600 500 便攜式 30 80 200400400800 交流 3000 1500 背 投 40 70 200500 交流 / / 四類l

7、ed投影的性能特征（至2010年）未來幾年內(nèi)，led投影產(chǎn)品必將逐步展現(xiàn)出新趨勢：微型的led投影機(jī)將伴隨電視手機(jī)等熱門數(shù)碼產(chǎn)品大行其道，led背投將在家用背投的全尺寸范圍內(nèi)叫板uhp微顯背投，便攜式led前投則將在不超過80的應(yīng)用中挑戰(zhàn)傳統(tǒng)前投led光學(xué)引擎的技術(shù)架構(gòu)*投影顯示5067 cm *光通量20 lm (屏幕亮度與筆記本電腦的屏幕亮度基本相當(dāng))*ansi均勻性要求在90 %以上,*照明系統(tǒng)的照度均勻性大于95 % *單片0. 55(dl p) 芯片*投影物鏡的具體指標(biāo)為: +f 數(shù)為2.4 +投影距離0. 5 m +投影屏幕對角線50. 8 cm +畸變小于1 % +36 線對的調(diào)

8、制傳遞函數(shù)(mtf) 值大于0.5 +像面照度均勻性不低于90 %* led光源 + red 627nm 1400ma 140lm lambertian + green 530nm 1000ma 80lm lambertian + blue 470nm 1000ma 30lm lambertianled光學(xué)引擎的技術(shù)架構(gòu)用8 個小透鏡與8 個l ed 對應(yīng)準(zhǔn)直led光學(xué)引擎的技術(shù)架構(gòu) 三維立體臺式電腦功耗只有9瓦，屏幕上照度100cd/m2led光學(xué)引擎的技術(shù)架構(gòu)led光源：功率5w，輸出光通量120lm，驅(qū)動電壓7v，驅(qū)動電流700ma準(zhǔn)直鏡為全反射和透射面組合而成的系統(tǒng)lcd芯片：0.7英寸投影物鏡：f1.6投影距離：15cm處，投影面積達(dá)到5.5英寸。屏幕增益：1，反射率90%為，屏幕照度為170cd/m2投影儀出射光通量為4