LED发光二极体原理.ppt

教育訓練 - LED發光二極體原理 內容: 1. 簡介 2. 基本原理 3. 光電特性 教育訓練 - LED發光二極體原理 q 簡介 Light Emitting Diode, 簡稱 LED 中文譯: 發光二極體(台灣地區) 發光二極管(大陸地區) 包含可見光(Visible)與不可見光(Invisible) 屬於光電半導體的一類 在結構上包括P極(P-Type)與N極(N-Type) 教育訓練 - LED發光二極體原理 LED的五大物料與五大製程 LED示意圖 教育訓練 - LED發光二極體原理 晶片的結構( I ) 四大結構: P型層, N型層, 基層(Substrate)與電極 電極分上電極及下電極 材料部份有Al及Au 依P型層及N型層的位置, 分為兩種: P型層在上, 則為P-type N型層在上, 則為N-type 基層一般為GaAs, GaP,等 教育訓練 - LED發光二極體原理 晶片的結構( II ) 一般基層(Substrate)的材料, 如GaAs, 有吸收光之特性, 稱為AS type, 將造成發光效率變差, 解決此問題的方法, 目前有兩種: 磨除基層 更換基層為 TS type SRDRUR 教育訓練 - LED發光二極體原理 晶片的製程 教育訓練 - LED發光二極體原理 晶片的材料及其發光顏色 教育訓練 - LED發光二極體原理 LED發光效率的演化 教育訓練 - LED發光二極體原理 週期表 LED晶片的元素為III-V族化合半導體 q 基本原理 教育訓練 - LED發光二極體原理 材料的排列模式: Si 原子內各層的穩定電子數: 2, 8, 8, 個 矽的外層電子 數為4個電子 教育訓練 - LED發光二極體原理 N-type的排列模式: Si + As 在Si的排列中放入 As,則將多出一個電 子, 在結構上是為帶 負電(Negative),故定 義為N-type. 教育訓練 - LED發光二極體原理 P-type的排列模式: Si + B 在Si的排列中放入 B, 在結構上將少一 個電子, 可視為帶正 電(Positive)的空域, 稱為電洞(hole), 定義 為P-type. 教育訓練 - LED發光二極體原理 工作原理 LED的符號 P層與N層之接合狀況 教育訓練 - LED發光二極體原理 LED之通電狀況 順向電壓 逆向電壓 P極接正電, N極接負電, 則LED發光; 反之, 則不發光 教育訓練 - LED發光二極體原理 順向電壓(VF)v.s.順向電流(IF) 逆向電壓(VR)v.s.逆向電流(IR) LED適用於電流操作, 而非電壓 VR或IR的量測方法 VR =5V時, IR =10uA IR =10uA時, VR =5V 教育訓練 - LED發光二極體原理 q 光電特性 lm: Lumen cd: Candela Sr: 表立體角, 在測試距離100mm時為0.01 教育訓練 - LED發光二極體原理 視感度 人眼對555nm波長光(綠色)的感度 最佳, 隨之比它波長越短或越長, 則 感度越差, 此種人眼感度特性, 稱為 視感度 W與lm的關係即在視感度 v(lm) = K Vd 為波長的Power(W) p與d的關係亦在視感度 0 教育訓練 - LED發光二極體原理 p, d及 p Peak Wavelength峰值波長 主要是量測設備針對每一波長 量測光強度後所得的最高強度 的波長 d Dominant Wavelength主要 是量測設備針對每一波長量測 光強度*視感度係數後所得的 最高強度的波長 半頻寬值 為最高強度50%時的寬度 教育訓練 - LED發光二極體原理 Iv v.s. IF Iv 與IF 成正比 IFP v.s. Duty cycle 教育訓練 - LED發光二極體原理 21/2 Viewing Angle LED為指向性元件 表示發光強度50%時的角度 Flux相同的兩顆LED, 21/2愈 大則Iv愈小 教育