发光二极管(LED)与LD课件.ppt

发光二极管（LED） 发光二极管是一种冷光源，是固态P-N结器件，加正向电流时发光。它是直接把电能转换成光能的器件，没有热转换过程，其发光机制是电致发光，辐射波长在可见光或红外光区。由于发光面积小，故可以视为点光源。 在光纤系统中作为光源使用的发光二极管与一般用作显示的发光二极管不同。 发光二极管（LED） ——工作原理 发光二极管（light emitting diode，LED），是利用正向偏置PN结中电子与空穴的辐射复合发光的，是自发辐射发光，不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布，也不需要光学谐振腔，发射的是非相干光。 发光二极管（LED） ——工作原理 1、发光二极管的伏安特性曲线 2、光通密度与电流密度的关系 总的说来，光通密度随着电流密度的增加而成正比例增加，但不容易出现饱和，镓铝砷和镓砷磷发光二极管就是呈现这样的特性。对于一些掺杂不是很高的材料，当载流子达到一定数值后，光通密度达到饱和，再增加电流注入时，光通密度增加很少，甚至不再增加。 3、出光效率 出光效率 是指P-N结辐射复合产生的光子射到外部的百分数。 换句话说，是表示器件内部的光如何有效地发射出来的参数。 影响因素： 半导体本身对光的吸收； 材料表面的反射（晶体和空气折射率所决定的全反射）。 说明及解决措施 由于所用半导体材料的折射比空气的折射率大得多，因此，出射角度不大时，就已经形成了全内反射，使得结平面产生的光透射不出来。即使出射角度很小时，也会有一大部分光被反射回去。光线在空气界面折射时，按照菲涅尔射定律，有部分能量反射回去。 为了提高光的透射率，人们想了很多措施，如用高折射率、低熔点的透明玻璃对管芯进行拱形或半球形封装。光在封装材料内，几乎是垂直地入射到空气界面，所以不会产生全内反射，这样出光效率可以提高4~7倍。 LED的特点及应用 一、特点 1.LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角大。 2.LED的发光颜色非常丰富，通过选用不同的材料，可以实现各种发光颜色。而且通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。 LED的特点及应用 ３、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即使在日光下，由LED发出的光也能视认。正是基于这一优势，在室外用信息板、广告牌、道路通行状况告示牌等方面的应用正迅速扩大。 4、 LED单元体积小。在其他显示器件不能使用的极小范围内也可使用，，再回上低电压、低电流驱动的特点，作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的使用范围还会进一步扩大。 LED的特点及应用 ５、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场地面的信号光源，是一个新的应用领域。 LED的应用 指示灯 在LED的应用中，首先应举出的是各种类型的指示灯、信号灯， LED正在成为指示灯的主要光源。LED的寿命在数十万小时以上，为普通白炽灯的100倍以上，而且具有功耗小、发光响应速度快、亮度高、小型、耐振动等特点，在各种应用中占有明显的优势. LED的应用 数字显示用显示器 利用LED进行数字显示，有点矩阵型和字段型两种方式。点矩阵型如图示，使LED发光元件纵横按矩阵排列，按需要显示的数字只让相应的元件发光。为进行数字显示，每个数字需要７行５列的矩阵，共需35个元件。除数字之外，还可显示英文字符、罗马字符、日文假名等，其视认性也很好。 LED的应用 平面显示器 LED还可以用于平面显示，其优点是，由于LED为固体元件，可靠性高，与采用白炽灯的显示器相比，功耗小；可以制作对于CRT及LCD来说不容易做出的大型显示器等。 LED平面显示器可分为单片型、混合型及点矩陈型等几大类。 LED的应用 目前，用于室内、外显示，采用LED点矩阵型模块的大型显示器正在迅速推广普及。由于采用LED点矩阵型模块结构，显示板的大小可由LED发光点密集排列成任意尺寸；发光颜色可以是从红到绿的任意单色、多色，甚至全色。灰度可以从十数阶到几十阶分阶调节。与专用IC相组合，也可由电视信号驱动，进行电视画面显示。 LED的应用 光源 LED除用做显示器件外，还可用做各种装置、系统的光源。如电视机、空调等的遥控器的光源。在光电检测系统及光通信系统中，也可作为发射光源来使用。当然在这两个领域中的应用有一定限制，如由于LED相干长度短，不适合做为大量程干涉仪的光源；在目前的数字光纤通信系统中，由于光纤存在色散特性， LED的宽光谱将导致脉冲的展宽，限制系统的通信容量， LED只适合于低