当前,对LED照明的关注之高令人瞩目,LED产业可谓风生水起。本文将介绍几种常见的LED,更系统的认识LED。 1#*a:F&re
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蓝色LED -o[x2u~n\
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指蓝色发光二极管。发光波长的中心为470nm前后。用于照明器具和指示器等蓝色显示部分的光源、LED显示屏的蓝色光源以及液晶面板的背照灯光源等。与荧光体材料组合使用可得到白色光。目前的白色LED一般采用蓝色LED与荧光材料相组合的构造。 t2"O
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蓝色LED得以广泛应用的契机,是日亚化学工业于1993年12月在业内首次开发出了光强达1cd以上的品种。而在此之前,还没有蓝色纯度较高且具有实用光强的LED。因此,采用LED的大尺寸显示屏无法实现全彩显示。 P'*)\faw
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蓝色LED的材料使用氮化镓(GaN)类半导体。以前曾盛行用硒化锌(ZnSe)类半导体开发蓝色LED,但自从1993年12月采用GaN类半导体的高亮度蓝色LED被开发出来后,蓝色LED的主流就变成了采用GaN类半导体的产品。 L z!,kwg
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蓝色LED的构造为,在蓝宝石或者SiC底板等的表面上,重叠层积氮化铝(AlN)半导体层和GaN类半导体层。在称为活性层、发蓝色光的部分设置了使p型GaN类半导体层和n型GaN类半导体层重叠的构造。 u7\J\r4,+
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pn结是制作高亮度LED所必须采用的构造。在使用GaN以外材料的红色等LED中,pn结很早以前就是主流构造。而在1993年高亮度蓝色LED面世之前,采用GaN类材料难以实现pn结。原因是制成n型GaN类半导体层虽较为简单,但p型GaN系半导体层的制作则较为困难。之后,通过对在p型GaN类半导体层和n型GaN类半导体层之间配置的GaN类半导体层采用多重量子阱构造,并进一步改善GaN类半导体层的质量,光强获得了大幅提高。 RHq/JD-
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绿色LED >.'*)@vQi
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发射绿光的二极管。发光中心波长在560nm左右。用于霓虹灯和指示器、LED显示器的光源以及液晶面板的背照灯光源等。
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绿色LED与红色LED及蓝色LED相比,被认为尚有较大的改进余地。组合红色LED、绿色LED和蓝色LED构成LED显示器或液晶面板的背照灯光源时,为了调制成亮度高且均衡的白色,考虑到人眼的视觉灵敏度,RGB三色LED光量的分配比例需为约3:6:1或者约3:7:1。因绿色LED的亮度不足,因此必须使用多个绿色LED来提高输出功率。绿色LED主要使用的GaN类半导体材料比用于蓝色LED时的效率低,输入相同的电力,光输出功率较低。 ang~<
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这种状况开始出现改观。日本国内外的大学和LED芯片厂商等已开始着手研究通过改变GaN结晶的成长面,来大幅提高效率。如果GaN类半导体的结晶面得以改变,有可能会将绿色LED的效率提高至目前的2倍以上。 sz
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目前销售的GaN类半导体绿色LED效率低下的原因主要在于压电场。压电场是指因结晶构造的应力而导致的压电极化所产生的电场。市场上销售的绿色LED多是以GaN结晶的极性面c面(0001)为成长面,以其法线方向(c轴)为成长轴的层积GaN类半导体层等。通过改变成长轴来减弱压电极化,以与GaN类结晶的c面垂直的称为a面或m面的非极性面,或者相对于c面倾斜的半极性面为成长面,以每个面的法线方向为成长轴的绿色LED的研究非常活跃。 j =WST
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红色LED J(%0z:exs
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发射红光的二极管。发光中心波长在620~630nm左右。主要用于霓虹灯、指示器、汽车尾灯和信号机等中的红色显示部分的光源、LED显示器的红色光源以及液晶面板的背照灯光源等,应用范围广泛。 )V ;mwT!Q
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目前,红色LED的主流材料是A lInGaP化合物半导体。AlInGaP因使用Al,Ga,In和P这4种元素,所以称为4元材料。在LED领域4元材料一般就是指AlInGaP。不仅仅是红色,AlInGaP还涵盖了从红色到黄色的波长范围。 ]dk8lZ;bo
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进入20世纪90年代后AlInGaP的亮度迅速增加。这是由于以MOCVD法为代表的气相外延成长技术取得进步,结晶的质量得以提高的结果。而在AlInGaP面世以前,GaAs类半导体为主流材料。采用的是液相外延成长技术。 ->O2I?
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红色LED与蓝色LED及绿色LED相比,驱动电压和温度特性有所不同。这是因为半导体材料不同,红色LED采用AlInGaP,而蓝色LED和绿色LED采用GaN类材料。驱动电压(正向电压)方面,红色LED为2V以上,而蓝色LED和绿色LED为3V以上。温度特性方面,红色LED的输出功率会因温度影响而发生较大的变化,高温时输出功率的降低比绿色LED和蓝色LED要明显。因这些特征上的差异,液晶面板的背照灯和LED显示器等组合使用红色LED、蓝色LED和绿色LED时就需要采取相应的措施。例如,利用色彩传感器监测红色LED的特性变化,还需要提高LED的散热性能等。 iz?tu: \v&
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