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蓝晋分享波長改變LED發光二極管的色彩

发布时间:2014-06-20 浏览次数:18430

在很長的一段時間內都沒辦法提供發射藍光的LED發光二極管。設計工程師僅能使用已有的色彩:紅色、綠色和黃色。早期的(藍光)器件並不是真正的藍光LED發光二極管,而是包圍有藍色散射材料的白熾燈。

      幾年前,使用純淨的碳化硅(SiC)材料研制出了第一個(真正的藍光)led发光二极管,但是它們的發光效率非常低。下一代器件使用了氮化鎵基料,其發光效率可以達到最初產品的數倍。目前制造藍光LED發光二極管的晶體外延材料是氮化銦鎵(InGaN)。發射波長的范圍為450nm至470nm,氮化銦鎵LED發光二極管可以產生五倍於氮化鎵LED發光二極管的光強。

白光LED發光二極管

      真正發射白光LED發光二極管是不存在的。這樣的器件非常難以制造,因為LED發光二極管的特點是只發射一個波長。白色並不出現在色彩的光譜上;一種替代的辦法是,利用不同波長合成白色光。

      白光LED發光二極管設計中使用了一個小技巧。在發射藍光的InGaN基料上覆蓋轉換材料,這種材料在受到藍光激勵時會發出黃光。於是得到了藍光和黃光的混合物,在肉眼看來就是白色的白光LED發光二極管的發射波長(實線)包括藍光和黃光區域的峰值,但是在肉眼看來就是白色。

      白光LED發光二極管的色彩由色彩坐標定義。X和Y坐標的數值根據國際照明委員會(CIE)的15.2規范的要求計算得到。[3]白光LED發光二極管的數據資料通常會詳細說明隨著正向電流增加而引起的色彩坐標的變化正向電流的變化改變了白光LED發光二極管的色彩坐標,並所以改變了白光質量。

      不幸的是,使用InGaN技術的LED發光二極管並不像標准綠光、紅光和黃光那樣輕易控制。InGaNLED發光二極管的顯示波長(色彩)會隨著正向電流而改變(如圖6所示)。比如,白光LED發光二極管所呈現的色彩變化產生於轉換材料的不同濃度,以及藍光發光InGaN材料隨著正向電壓的變化而產生波長變化。可以看到色彩的變化,X和Y坐標的移動意味著色彩的改變。

      當正向電流高至10mA時,正向電壓的變化很大。變化量的范圍大約為800mV(有些LED发光二极管型號變化會更大一些)。電池放電引起的工作電壓的變化所以會改變色彩,因為工作電壓的變化改變了正向電流。在10mA正向電流時,正向電壓大約為3.4V(該數值會隨供應商的不同而有所不同,范圍從3.1V至4.0V)。同樣,不同LED發光二極管之間的電流-電壓特性也有較大差異。直接用電池驅動LED發光二極管是很不輕易的,因為絕大數電池會隨著放電使電壓低於LED發光二極管所需要的最小正向導通電壓。

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