半导体发光显示与照明

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1、物理系吴正云半导体发光显示与照明内容纲要一、半导体LED发光的基本特性二、半导体显示技术三、白光照明工程一、半导体发光二极管的基本特性1、什么是半导体发光二极管2、各种半导体对应的发光波长3、白光LED与普通白炽灯的发光光谱4、有机半导体发光二极管（OLED）5、LED的发展历史6、LED的分类什么是发光二极管？半导体发光器件主要包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏，事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。LED具有高亮度、视觉远大、图像清晰、色彩鲜艳、稳定性好、功耗低、光

2、效高、寿命长等优点。半导体发光机理1、发光中心的复合发光2、直接带隙带间复合发光各种半导体对应的发光波长LED是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光芒。LED的构造图基本物理量光通量：符号Φ，单位流明Lm，说明发光体每秒种所发出的光量之总和，即光通量。光通量是衡量光源的重要参数。单位为流明（符号为Lm）光强：符号I，单位坎德拉cd定义为波长为550nm的单色光源发光时，如果它在某一方向上的辐射强度为1/681（W/sr)，称此单

3、色光源在该方向上的发光强度为1坎德拉(cd)。说明发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量照度：照度是指单位面积上接收到的光通量。照度符号是E，照度单位是勒克斯（lx），计算式为：E=F/S式中：F—光通量，流；S—照明面积，米2；E—照度，勒克斯Lm/m2。    1勒（lx）相当于1米2被照面上光通量为1流明（lm）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约50000勒（lx），冬天晴天时地面照度约2000勒（lx），晴朗的月夜地面照度约0.2勒（lx)。亮度：符号L，单位尼脱cd/m2，说明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量光效

4、：单位每瓦流明Lm/w，说明电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示平均寿命：单位小时，说明指光源强度下降至50%时的小时数显色性显色性即光源射到物体上，呈现物体颜色的程度。显色性越高，则光源对颜色的还原越好，观察到的颜色就越接近自然色。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为Ra=100，各类光源的显色指数各不相同。显色性是照明装饰设计上非常重要的环节，直接影响装饰物品的效果。发光光谱特性：带间复合，峰值波长与禁带宽度Eg相对应，发光中心的复合发光，由发光中心位置决定，有一定的谱宽温度特性：温度T上升，禁带宽度Eg下降，载流

5、子复合速率减小，发光强度下降，谱线红移发光效率和出光效率o：发光效率指半导体体内复合产生的光子数与注入的电子－空穴对数之比；出光效率o指发射出体外的光子数与注入的电子－空穴对数之比有机半导体发光二极管OLEDOLED的结构OLED的优点1.柔软，可以是任意形状，所以OLED显示屏的外形不受限制，可以是任何形状，可以放到任意物体的表面。由于使用了新的基质材料，OLED显示屏比目前最薄的薄膜电晶体管（TFT）屏幕还要平整得多。可以放在衣服上的显示屏可以卷起来的显示屏2.可视角度大3.与无机晶体半导体发光二极管相比，成本低4.制备技术简单缺点

6、：1.亮度低2.稳定性相对差3.工艺重复性有待提高LED的发展历史罗塞夫lossew.o.w在1923年就发现了半导体SiC中偶然形成的p-n结的光发射1965年世界上的第一只商用化LED诞生，用锗制成，单价45美元，为红光LED，发光效率0.1lm/w1968年利用半导体搀杂工艺使GaAsP材料的LED的发光效率达到1lm/w,并且能够发出红光、橙光和黄光1971年出现GaP材料的绿光LED，发光效率也达到1lm/wLED的发展历史80年代，重大技术突破，开发出AlGaAs材料的LED，发光效率达到10lm/w1990年到2001年，AlIn

7、GaP的高亮度LED成熟，发光效率达到40—50lm/w1990年基于SiC材料的蓝光LED出现，发光效率为0.04lm/w90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝光LED，到目前仍然采用该技术色彩绚丽的单色LEDLED的分类按发光颜色：分为红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。按LED出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色：可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。按发光管出光面特征：分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等LED的分类按LED的结构：分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装

8、及玻璃封装等结构按发光强度和工作电流：分有普通亮度的LED（发光强度<10mcd）；超高亮度的LED（发光强度>100mcd）；把发光强度在10～10