LED照明百问百答(61-87).pdf

中的光线折射定律可以知道，二种不同材料的界面在折射系数不相同时，其垂直于界面的光 的反射指数可用式（60-2）来表示： 2 R =[(n - n )/ (n + n )] ×100% （60-2） (L) 1 0 1 0 对于GaAs与空气则有： 2 R =[(3.9 - 1 )/ (3.9 + 1 )] ×100%=35.02% (L) 这就是说，有35.02%的光子将被反射回GaAs材料中即反射回芯片内不能逸出到空气中， 仅有64.98%有可能逸出到空气中。然而，LED的发光若是一个点光源时，其边界全发射临界 角θC与界面二种材料的折射系数有关，并由（60-3）式确定： θ =arcSin(n /n ) （60-3） C 0 1 对于GaAs和空气：θC= arcSin(1/3.9)=14.90° 边界全发射临界角为29.8°，超过这个角度不能发射到空气中，显然这对一个球面而言， 这个角度仅8.27%的区域能全发射，显然外量子效率是极低的。 当然对LED芯片来说，它是一个六面体，并非点光源，在不计电极挡光时，这个六面体 的六个面均可有一个全发射临界角，共可有 49.6%的出光区域。事实上，LED 由于要引出电 极，固定在引线框架上等原因，还做不到六个面出光，也就是达不到49.6%的全发射区域。 LED 外量子效率一般仅在 20%左右，它还有很大的提升空间，就是要从 LED 芯片结构，封装 结构，材料折射系数等综合多方面因素加以解决，来提高效率。 62、能否简述一下提高 LED 芯片电一光转换效率的意义何在？ 通过上述几个问题的回答，我们已基本上了解目前 LED 芯片的电一光转换效率不是很 高，也就是说其内量子效率和外量子效率都有很大的提高空间，需要 LED 科技、产业界去 努力改进。 内量子效率的改进，从改进半导体材料的杂质、位错和缺陷着手，另外从PN 结生长工 艺上加以改善，在芯片结构和形状设计上也有提高的余地，要做较多的工作，并要充分开拓 新材料、新工艺以取得效率提高上的突破。 在芯片电极设计和电极引出上采用新的构思和工艺方法，在这方面近年已有较大提高与 突破。另外，在材料、光学设计方面均要加以改进，总之要做的工作很多，电一光转换效率 达到一定值 LED 可以成为传统光源的取代者。 LED 电一光转换效率不高引起的另一个问题在于PN 结内部电能损耗为热能，引起 LED 芯片发热，过高的热量会引起 LED PN 结的退化，具体表现为光电参数的变劣，因此提高 LED 芯片的电一光转换是从根本上解决 LED 热退化的关键所在，也是 LED 能否真正取代传 统光源的技术关键所在。 63、衡量 LED 器件光电转换优劣的参数主要有哪些？ LED 作为电一光转换的发光器件，衡量其性能优劣的参数很多，有电学的、有光学的， 还有热学方面的，但最基本的，可以用它的电一光转换方面的参数来衡量。 对于普通用作指示灯的LED器件，常用它在规定电流I 下的发光强度一烛光（烛光用符 F 号cd或mcd ）表示）来反映它的电一光转换能力。LED 的发光强度是指其法向方向发出的光 的强度，它与观察的角度相关，不同角度光强不同，这是必须弄清的。光强这一参数对于用 做“看灯”的LED 比较合适。 对于将 LED 用作“照亮被照物”的照明光源来说，光有发光强度似乎不太适用于 LED 在照明上的评估。但不论 LED 作什么用途，评价它的电一光转换优劣，可以用二个参数， 即发光效率和辐射光通量来评价。 发光效率是指LED在规定的电功率下（也可以在规定的I 下）它发射出的光的功率的大