發(fā)光物理學(xué) 課件 一、固體發(fā)光課件2

2.1

與發(fā)光相關(guān)的基本知識(shí)及概念2.2

燈用熒光材料發(fā)光材料及器件2.2.1基本知識(shí)2.2.2電光源的分類及參數(shù)2.2.3常用電光源2.2.4應(yīng)急照明2.3發(fā)光二極管(LED)用熒光材料(1)電磁波譜與所有物質(zhì)一樣，光也是物質(zhì)的一種存在形式，是能引起視覺(jué)的輻射能，它以電磁波的形式在空間傳播。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在380~780納米(nm)范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光給人的顏色感覺(jué)不同，如圖2.1所示。2.1基本知識(shí)及概念電磁波譜(2)光譜(3)光通量(4)發(fā)光強(qiáng)度(5)照度(6)亮度(7)色溫(8)顯色性和顯色指數(shù)(9)頻閃效應(yīng)(10)反射率圖2.1圖2.1電磁波譜(2)光譜光源輻射的光往往由許多波長(zhǎng)的單色光組成，把光線中不同強(qiáng)度的單色光按波長(zhǎng)長(zhǎng)短依次排列，稱為光源的光譜。大功率50W全光譜燈珠的光譜(3)光通量光源在單位時(shí)間內(nèi)，向周圍空間輻射出的、使人眼產(chǎn)生光感覺(jué)的能量，稱為光通量，用符號(hào)Φ表示，單位為流［明］(lm)。人們通常以電光源消耗1W電功率所發(fā)出的流明數(shù)(lm/W)來(lái)表征電光源的特性，稱為發(fā)光效率，簡(jiǎn)稱“光效”。電光源的光效越高越好。

人眼對(duì)可見(jiàn)光中波長(zhǎng)為555nm的黃綠色光最靈敏，波長(zhǎng)離555nm越遠(yuǎn)（如波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光和波長(zhǎng)較短的紫光）靈敏度越低，所以光通量與光輻射的強(qiáng)弱及其波長(zhǎng)都有關(guān)系。(4)發(fā)光強(qiáng)度

發(fā)光強(qiáng)度是表征光源(物體)發(fā)光能力大小的物理量。

光源在某一特定方向上單位立體角內(nèi)(每球面度，球的面積為4πR2所張的球面度為4π）輻射的光通量，稱為光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱光強(qiáng))，用符號(hào)I表示，單位為坎［德拉］(cd)。

如圖2.2所示，對(duì)于向各方向均勻輻射光通量的光源，各方向的光強(qiáng)相等，其值為：圖2.2發(fā)光強(qiáng)度的定義ω(5)照度對(duì)被照物體表面而言，它單位面積上所接受的光通量，稱為該被照面的照度，照度用符號(hào)E表示，單位為勒［克斯］（lx）。被光均勻照射的平面照度為：

表2.1

給出了一些情況下的照度。表2.1一些情況下的照度值被照物體表面照度值（lx）無(wú)月夜晚的地面上0.002月夜里的地面上0.2中午太陽(yáng)光下的地面上100000晴天室外太陽(yáng)散射光(非直射)下的地面上1000白天采光良好的室內(nèi)100～500(6)亮度某一物體(或發(fā)光體)的表面亮度是該物體單位面積向視線方向發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度。亮度用符號(hào)L表示，其單位為坎［德拉］每平方米(cd/m2)。由于物體在各個(gè)方向的亮度不一定相同，因此常在符號(hào)L的右下角注明角度，用以表示與物體表面法線成α角方向的亮度。物體的亮度越大，人們就會(huì)感到它越亮。(7)色溫色溫是電光源的技術(shù)參數(shù)之一。當(dāng)光源的發(fā)光顏色與黑體(能吸收全部光能的物體）加熱到某一個(gè)溫度所發(fā)出的光的顏色相同時(shí)，稱該溫度為光源的顏色溫度，簡(jiǎn)稱色溫。(8)顯色性和顯色指數(shù)同一物體在不同的光源照射下，顯示出不同的顏色，光源對(duì)被照物體顏色呈現(xiàn)的真實(shí)程度稱為光源的顯色性。對(duì)同一物體，在被測(cè)光源的光照射下呈現(xiàn)的顏色，與在標(biāo)準(zhǔn)光源的光照射下呈現(xiàn)的顏色的一致程度愈高，Ra則愈大，顯色性愈好。表2.2所列是常用電光源的一般顯色指數(shù)Ra。表2.2常用電光源的一般顯色指數(shù)Ra光源顯色指數(shù)Ra光源顯色指數(shù)Ra白熾燈97高壓汞燈22～51日光色熒光燈80～94高壓鈉燈20～30白色熒光燈75～85金屬鹵化物燈60～65暖白色熒光燈80～90鈉鉈銦燈60～65鹵鎢燈95～99鏑燈85以上顯色指數(shù)沒(méi)有用“CRI”（color-renderingindex）的。顯色指數(shù)有15種顏色，15種顏色名稱：R1,淡灰紅色；R2,暗灰黃色；R3，飽和黃綠色；R4,中等黃綠色；R5,淡藍(lán)綠色；R6,淡藍(lán)色；R7,淡紫藍(lán)色；R8,淡紅紫色；R9,飽和紅色；R10,飽和黃色；R11,飽和綠色；R12,飽和藍(lán)色；R13,白種人膚色；R14,樹(shù)葉綠；R15,黃種人膚色。取前8種常見(jiàn)顏色的顯色指數(shù)的平均值,記為Ra,表征此光源顯色性。CRI，是color-renderingindex的縮寫(xiě)，中文為“顯色指數(shù)”，是廣泛性名詞。Ra，是“一般顯色指數(shù)”標(biāo)記符號(hào)，是15種顏色顯色指數(shù)中，前8個(gè)顯色指數(shù)的平均。

在采用氣體放電燈作為照明光源時(shí)，若被照物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，且轉(zhuǎn)動(dòng)頻率剛好是電源頻率的整倍數(shù)時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)的物體看上去就如沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)一樣。這種在以一定頻率變化的光照射下，觀察到的物體運(yùn)動(dòng)顯現(xiàn)出不同于其實(shí)際運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，稱為頻閃效應(yīng)。頻閃效應(yīng)易使人產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)而造成事故。/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1602914602917&di=44780d8b0b475d8b73ebb45921dac637&imgtype=0&src=http%3A%2F%2F%2Fbfs%2Farticle%2F36945d3156567f39392c3333192310e16d0a85c3.gif(9)頻閃效應(yīng)

電光源在采用交流電源供電時(shí)，由于交流電做周期性的變化，因而電光源所發(fā)出的光通量也隨之做周期性的變化。這就會(huì)使人眼產(chǎn)生閃爍的感覺(jué)。相機(jī)拍攝到的熒光燈頻閃頻閃測(cè)量方法。頻閃比率等于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)最大光輸出與最小光輸出之差除以最大光輸出與最小光輸出之和。頻閃指數(shù)等于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)超出平均光輸出的量除以全部光輸出。

頻閃與頻閃效應(yīng)是針對(duì)電光源，光通量的波動(dòng)深度和由此產(chǎn)生的危害效應(yīng)（稱為頻閃效應(yīng)）大小的兩個(gè)互為因果的物理量。頻閃是指電光源光通量波動(dòng)的深度。光通量波動(dòng)深度越大，頻閃越嚴(yán)重。(10)反射率

當(dāng)光通量投射到被照面后，一部分被反射，一部分透過(guò)被照面，一部分則為被照面所吸收。這就是在相同照度下，不同物體有不同亮度的原因。被物體反射的光通量Φ′與射向物體的光通量Φ之比，叫做反射率或稱反射系數(shù)ρ，即建筑物內(nèi)墻壁及頂棚、地面的反射率的近似值如表2.3所示。表2.3墻壁及頂棚、地面的反射率的近似值反射面性質(zhì)反射率(%)反射面性質(zhì)反射率(%)抹灰并大白粉刷的頂棚和墻面70～80混凝土地面10～25磚墻或混凝土面(石灰、大白)噴白50～60鋼板地面10～30墻、頂棚為水泥砂漿抹面30瀝青地面11～12混凝土屋面板30無(wú)色透明玻璃8～10紅磚墻302.2燈用熒光材料2.2.1基礎(chǔ)知識(shí)1）

電光源的分類按電光源的發(fā)光原理，它主要分為兩大類。(1)

熱輻射光源和電光源

熱輻射光源是當(dāng)物體受熱且熱能足夠大，使原子或分子發(fā)生激烈的相互碰撞而激發(fā)產(chǎn)生的光發(fā)射。電光源是利用電流將物體加熱到白熾程度而產(chǎn)生的光。屬于熱輻射光源的燈有白熾燈、鹵鎢燈。2.2.2電光源的分類及參數(shù)（2）放電光源

放電是指在電場(chǎng)作用下，載流子在氣體(或蒸氣)中產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)，而使電流通過(guò)氣體(或蒸氣)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程導(dǎo)致光的發(fā)射，可作為光源，即放電光源。這種光源具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，很有發(fā)展前途。

按放電媒質(zhì)分為：

①氣體放電燈。是利用氣體中的放電發(fā)光，例如氙燈、氖燈等。

②金屬蒸氣燈。是利用金屬蒸氣(如汞蒸氣、鈉蒸氣等)中的放電，且主要由金屬蒸氣產(chǎn)生光，例如汞燈、鈉燈等。

按放電形式分：

①輝光放電燈。這種燈由輝光放電產(chǎn)生光。放電要有陽(yáng)極和陰極。放電時(shí)，陰極溫度不高，但要有足夠的電子發(fā)射，又叫冷陰極燈。

②弧光放電燈。是由弧光放電產(chǎn)生光。陰極工作在較高的溫度下，又叫熱陰極燈，如熒光燈、汞燈、鈉燈等。2）電光源的參數(shù)

(1)

額定電壓和額定電流光源在預(yù)定要求下工作所需要的電壓和電流分別叫做額定電壓和額定電流，額定值下工作具有最好的效果。(2)

額定功率燈泡(或燈管)在額定電流下工作所消耗的功率叫額定功率。(3)發(fā)光效率燈泡(或燈管)所發(fā)出的光通量Φ與消耗的功率P之比叫發(fā)光效率，記作η，即：(4)壽命

光源的壽命是指光源從初次通電工作的時(shí)候起到其完全喪失或部分喪失使用價(jià)值的時(shí)候?yàn)橹沟娜奎c(diǎn)燃時(shí)間。壽命又分兩種：①全壽命；②有效壽命

（有效壽命：電光源發(fā)光效率下降到初始值的70%時(shí)的使用時(shí)間）(5)光色光色包括色表和顯色性兩個(gè)方面。色表指光源本身發(fā)光的顏色，即從外觀上看到的光的顏色。而顯色性則反映被照物體所體現(xiàn)出的顏色。一般常用電光源的壽命是指()。A．平均有效壽命B．全壽命C．有效壽命D．光源發(fā)光效率

1）

白熾燈

2）

鹵鎢燈

3）

熒光燈

4）

高壓氣體放電燈

5）

金屬鹵化物燈

6）

氙燈

2.2.3常用電光源1）白熾燈

靠電能將燈絲加熱到白熾狀態(tài)而發(fā)光。(1)

白熾燈的構(gòu)造白熾燈的構(gòu)造如圖2.3所示，它主要由玻璃外殼、燈絲、支架、引線和燈頭組成。燈絲一般都用鎢絲制成。白熾燈的發(fā)光原理就是當(dāng)鎢絲通過(guò)電流時(shí)，產(chǎn)生大量的熱，使燈絲溫度升高到白熾的程度(2400～3000K)而發(fā)光。(2)

白熾燈的工作特性

①電流和功率白熾燈的電流決定于燈泡的供電電壓和燈絲電阻。燈泡的容量用功率來(lái)表征，白熾燈的功率等于流過(guò)燈絲的電流和工作電壓的乘積。

②光通量輸出白熾燈在運(yùn)行中，其光通量的輸出隨電網(wǎng)電壓的變化而急劇地變化。(3)

發(fā)光效率燈泡的發(fā)光效率，鎢絲白熾燈的發(fā)光效率比較低，一般僅有10lm/W左右。(4)

壽命平均壽命是許多燈泡壽命的算術(shù)平均值。一般白熾燈的平均壽命為1000h。(5)

光色白熾燈所發(fā)的光與日光相比仍有一定的差別，兩者相比，白熾燈的紅光部分較顯著。(6)

燈泡溫度白熾燈所消耗的電能首先變?yōu)闊崮埽渲杏泻苄∫徊糠钟洲D(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光，所以白熾燈玻璃殼的溫度是較高的。(7)

亮度白熾燈絲亮度很高，這樣的亮度能夠造成眩光。為了減少燈泡的表面亮度，有些燈泡其玻璃殼用磨砂玻璃或乳白玻璃制造。2）

鹵鎢燈鹵鎢燈除在燈泡內(nèi)充入惰性氣體外還充入有少量的鹵族元素(氟、氯、溴、碘)，這樣對(duì)防止玻殼黑化具有較高的效能。（1）

鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)為了使管壁處生成的鹵化物處于氣態(tài)，管壁溫度要比普通白熾燈高得多，相應(yīng)地鹵鎢燈的玻殼尺寸就要小得多，溫度也高得多，因而必須使用耐高溫石英玻璃或高硅氧玻璃。（2）

鹵鎢燈的光特性鹵鎢燈是在石英玻璃管內(nèi)封進(jìn)鎢絲，充進(jìn)惰性氣體和微量的磷或溴，制成雙端引出型鹵鎢燈。鹵鎢燈，由于鹵鎢循環(huán)作用，而能防止管壁發(fā)黑，改進(jìn)了燈的工作特性，使燈的光效比普通白熾燈有顯著的提高(約為18~21lm/W)。由于鹵鎢燈的充氣壓力比普通白熾燈高，所以壽命指數(shù)較低，并且容易受振動(dòng)、沖擊而產(chǎn)生機(jī)械斷絲。顯色性好，一般顯色指數(shù)為Ra＝97，色溫為3000～3200K。3）熒光燈熒光燈屬于放電光源，是靠低壓汞蒸氣放電，利用放電過(guò)程中的電致發(fā)光和熒光質(zhì)的光致發(fā)光，形成光源。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜并且發(fā)光效率高、光色好、壽命長(zhǎng)。常見(jiàn)的普通熒光燈是圓形截面的直長(zhǎng)玻璃管子。在管子兩端各放一個(gè)電極。熒光燈的典型結(jié)構(gòu)，如圖2.4所示。（1）熒光燈的工作原理熒光燈需要鎮(zhèn)流器和啟輝器才能正常工作。它的接線，如圖2.5所示。（2）

熒光燈的工作特性熒光燈的電流分為額定工作電流和額定啟動(dòng)電流兩項(xiàng)。額定工作電流根據(jù)燈管功率、燈管結(jié)構(gòu)和電流密度而定。額定啟動(dòng)電流是啟動(dòng)時(shí)預(yù)熱燈絲的電流，它比額定工作電流大。在工作電流下，燈管上產(chǎn)生的電壓降是熒光燈的管電壓。4）

高壓氣體放電燈（1）

高壓汞燈高壓汞燈又名高壓水銀燈，它是靠高壓汞蒸氣放電而發(fā)光。這里所說(shuō)的“高壓”是指工作狀態(tài)下的氣體壓力為1～5個(gè)大氣壓，以區(qū)別于一般低壓熒光燈。高壓汞燈的優(yōu)點(diǎn)是光效高、壽命長(zhǎng)、省電、耐震。①高壓汞燈的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程高壓汞燈的結(jié)構(gòu)分外鎮(zhèn)流高壓汞燈和自鎮(zhèn)流高壓汞燈兩種。外鎮(zhèn)流高壓汞燈的構(gòu)造，如圖2.6所示。

②高壓汞燈的工作特性（a）光通量輸出和發(fā)光效率一般所說(shuō)的光通量輸出和發(fā)光效率是指點(diǎn)燃100h以后的數(shù)值。目前高壓汞燈的發(fā)光效率為40～60lm/W。

（b）光色高壓汞燈的光色為淡藍(lán)－綠色，缺乏紅色成分

（c）壽命在運(yùn)用中影響壽命的因素主要有：（1）啟動(dòng)次數(shù)；（2）啟動(dòng)電流和工作電流。

(2)

鈉燈與汞燈一樣也是靠放電而發(fā)光。如在燈管內(nèi)放入適量的鈉和惰性氣體，就成為鈉燈。鈉燈具有省電、光效高、透霧能力強(qiáng)等特點(diǎn)。鈉燈分為高壓鈉燈和低壓鈉燈。

①高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)和工作原理高壓鈉燈的電路原理簡(jiǎn)圖，如圖2.7。

②低壓鈉燈

低壓鈉燈具有很高的發(fā)光效率，可超過(guò)150lm/W。5）

金屬鹵化物燈金屬鹵化物燈也是一種氣體放電燈。這種燈的優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)光體小，光色和日光相似，顯色性也較高，光效也較高，達(dá)70lm/W左右。(1)

金屬鹵化物燈的構(gòu)造與工作原理普通的金屬鹵化物燈外形和結(jié)構(gòu)與汞燈相似。金屬鹵化物燈的發(fā)光原理與汞蒸氣放電光源相似。(2)

金屬鹵化物燈的種類

①鈉鉈銦燈

②鏑燈(3)

金屬鹵化物燈的工作特性金屬鹵化物燈有一個(gè)較長(zhǎng)的啟動(dòng)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中燈的各個(gè)參數(shù)均發(fā)生變化。從啟動(dòng)到參數(shù)基本穩(wěn)定要4min左右，而達(dá)到安全穩(wěn)定約要15min。金屬鹵化物燈在關(guān)閉或熄滅后，須等待10min左右才能再啟動(dòng)，這是由于燈工作時(shí)溫度很高，放電管氣壓很高，啟動(dòng)電壓升高，只有待冷卻到一定程度之后才能再啟動(dòng)。6)

氙燈氙燈也是一種弧光放電燈。它具有功率大、光色好、體積小、亮度高、啟動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)，人們稱譽(yù)它為“小太陽(yáng)”。氙燈按外形可分為管形和球形；按冷卻方式可分為自冷、水冷和風(fēng)冷；按放電弧光長(zhǎng)度可分為長(zhǎng)弧、短??；按充氣壓力可分為高壓、超高壓；按充氣元素可分為氙燈及汞氙燈等。氙燈可以制成在交流下和直流下應(yīng)用的兩種。圖2.3白熾燈的構(gòu)造示意圖1—燈頭；2—康銅絲外導(dǎo)線；3—芯柱管；4—中心桿；5—支撐；6—燈絲；7—焊錫；8—排氣管；9—排氣孔；10—銅外導(dǎo)線；11—杜鎂絲；12—內(nèi)導(dǎo)線；13—玻殼；14—?dú)鍤鈭D2.4熒光燈管1—燈頭；2—燈腳；3—玻璃芯柱；4—燈絲（鎢絲，電極）；5—玻管（內(nèi)壁涂覆熒光粉，管內(nèi)充惰性氣體）；6—汞（少量）圖2.5熒光燈的接線圖圖2.6高壓汞燈(a)高壓汞燈的構(gòu)造；(b)高壓汞燈的工作電路圖圖2.7高壓鈉燈的電路原理圖應(yīng)急照明包括疏散照明、安全照明和備用照明。

疏散照明是為使人員在緊急情況下能安全地從室內(nèi)撤離至室外或某安全地區(qū)(如避難間)而設(shè)置的照明及疏散指示標(biāo)志；

備用照明是在正常照明失效時(shí)，為繼續(xù)工作或暫時(shí)繼續(xù)工作而設(shè)置的照明；

安全照明則是在正常照明突然中斷，為確保處于潛在危險(xiǎn)的人員安全而設(shè)置的照明。2.2.4應(yīng)急照明

(1)備用照明：消防控制室、自備電源室、變電所、消防水泵房、防排煙機(jī)房、消防電梯機(jī)房、保安監(jiān)控室、BAS監(jiān)控中心、通信機(jī)房、大中型電子計(jì)算機(jī)房、銀行與證券公司等的營(yíng)業(yè)大廳、避難層(間)以及人員密集場(chǎng)所，如觀眾廳、宴會(huì)廳、展覽廳、營(yíng)業(yè)廳、演播廳、多功能廳等。

(2)疏散照明及指示標(biāo)志：疏散樓梯間及其前室、消防電梯前室、地下室、疏散走道、公共出口及人員密集的公共活動(dòng)場(chǎng)所等。

(3)安全照明：醫(yī)院的手術(shù)室、急救室等。

(1)

用于繼續(xù)工作的備用照明，其照度不小于正常照度水平，例如消防控制中心、配電室、控制室等重要機(jī)房。

(2)

用于暫時(shí)繼續(xù)工作的備用照明，其照度為正常照度的10％～50％，如觀眾廳、營(yíng)業(yè)廳等重要場(chǎng)所。

(3)

疏散照明的照度水平應(yīng)為正常照明的10％左右，如商場(chǎng)的營(yíng)業(yè)大廳等。疏散指示標(biāo)志照度最低為0.5lx，如樓梯間、公共走道、安全出口等。

(4)

安全照明的照度應(yīng)保證不低于正常照度的5％～10％。照度水平原理：外加電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，大量電子-空穴對(duì)的自發(fā)復(fù) 合導(dǎo)致發(fā)光為什么要使用LED：1.驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單2.不需要溫控電路3.成本低、產(chǎn)量高缺點(diǎn)：4.輸出功率不高：幾個(gè)毫瓦5.譜寬很寬：幾十個(gè)納米到上百納米應(yīng)用場(chǎng)合：短距離傳輸2.3發(fā)光二極管(LED)用熒光材料LED白光的三種發(fā)光原理LED有15種獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)節(jié)能環(huán)保安全壽命長(zhǎng)低耗低熱色光白光高亮度防水微型防震易調(diào)光光束集中維護(hù)簡(jiǎn)便國(guó)際上大功率的LED光源產(chǎn)品大功率LED的散熱結(jié)構(gòu)同質(zhì)pn結(jié)存在的問(wèn)題：增益區(qū)太厚(1~10mm)，很難把載流子約束在相對(duì)小的區(qū)域，無(wú)法形成較高的載流子密度無(wú)法對(duì)產(chǎn)生的光進(jìn)行有效約束同質(zhì)pn結(jié)：兩邊采用相同的半導(dǎo)體材料進(jìn)行不同的摻雜構(gòu)成的pn結(jié)特點(diǎn)：-同質(zhì)結(jié)兩邊具有相同的帶隙結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能-pn結(jié)區(qū)的完全由載流子的擴(kuò)散形成pn雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)0.3mm不連續(xù)的帶隙結(jié)構(gòu)加強(qiáng)對(duì)載流子的束縛不連續(xù)分布的折射率加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)生光子的約束面發(fā)光二極管優(yōu)點(diǎn)：LED到光纖的耦合效率高P(q)=P0cosq載流子注入25mm5mm邊發(fā)光二極管優(yōu)點(diǎn)：與面發(fā)光LED比，光出射方向性好缺點(diǎn)：需要較大的驅(qū)動(dòng)電流、發(fā)光功率低載流子注入50~70mm100~150mm30o120o化合半導(dǎo)體材料->直接帶隙材料->用于做光源-如III-V族化合物(由Al、Ga、In和P、As、Sb構(gòu)成的化合物)LED光源的材料和工作波長(zhǎng)單質(zhì)半導(dǎo)體材料->間接帶隙材料->不適合做光源LED基本材料：-Ga1-xAlxAs(砷化鎵摻鋁)：800~850nm短波長(zhǎng)光源-In1-xGaxAsyP1-y(磷化銦摻砷化鎵)：1000~1700nm長(zhǎng)波長(zhǎng)光源x和y的值決定了材料的帶隙，也就決定了發(fā)光波長(zhǎng)。合金比率與發(fā)光波長(zhǎng)的關(guān)系LED的輸出光譜特點(diǎn)：1.自發(fā)輻射光->LED譜線較寬

2.面發(fā)光二極管的譜線要比邊發(fā)光二極管的寬

3.長(zhǎng)波長(zhǎng)光源譜寬比短光源寬

-短波長(zhǎng)GaAlAs/GaAs譜寬30~50nm

-長(zhǎng)波長(zhǎng)InGaAsP/InP譜寬60~120nmLED的內(nèi)部量子效率和內(nèi)部功率內(nèi)量子效率ηint那么LED的內(nèi)部發(fā)光功率為：例一雙異質(zhì)結(jié)InGaAsP材料的LED，其峰值波長(zhǎng)為1310nm，輻射性復(fù)合時(shí)間和非輻射型復(fù)合時(shí)間分別為30ns和100ns，驅(qū)動(dòng)電流為40mA?？梢缘玫剑嚎梢缘玫絃ED的內(nèi)部發(fā)光功率為：其中T(f)為菲涅爾透射系數(shù)。假定外界介質(zhì)為空氣(n2=1)，外量子效率為：例：LED典型的折射率為3.5，那么其外量子效率為1.41%，即光功率僅有很小的一部份能夠從LED中發(fā)射出去。和LED的外部量子效率和外部功率LED的P-I特性驅(qū)動(dòng)電