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功率发光二极管原理及寿命试验

2010-07-27 09:40
黯影冰风
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        自1968 年利用氮掺杂工艺使GaAsP 红色发光二极管(L ED) 的发光效率达到1 lm/ W 以来,LED的研究得到迅速发展。1985 年,采用液相外延法,使得Al GaAs LED 的发光强度首次突破1 cd。20世纪90 年代初对于InGaAlP 四元系材料的研究,不仅大大提高了LED 的效率,还将高亮度LED 的光谱从红光扩展到黄光和黄绿光。90 年代中期,Nakamura 等采用MOCVD 方法成功地制备出高亮度InGaN/ Al GaN 双异质结蓝光LED 和InGaN 量子阱结构紫外LED。GaN 基蓝光LED 的出现及其效率的迅速提高,使LED 得以形成三基色完备的发光体系,并使白光L ED 的研制成为可能。实现白光LED 的技术途径主要有两条:一是采用红、绿、蓝三基色混合生成白光;二是通过荧光粉转换的方法实现白光,目前以后者居多。随着白光LED 的功率和效率的不断提高,LED 正在从指示和显示领域向照明领域迈进,并将成为继白炽灯、荧光灯、HID之后的第四代照明光源。


        虽然大功率白光LED 是当前的研究热点,但用于照明还存在发光效率不够高,空间色度均匀性较差,以及成本高等问题。此外,虽然LED 是公认的高可靠性半导体产品,但是关于大功率发光二极管的寿命测试数据的报道仍显不足。本文讨论了荧光粉转换GaN 基大功率白光LED 的光输出随时间的衰减特性,并对老化过程中LED 的失效情况进行了初步分析。另外,为了避免荧光粉对LED 光输出衰减特性的影响,对大功率蓝光L ED 进行了老化试验,分析了大功率蓝光L ED 的失效机理。

        采用荧光粉转换实现白光的方法,以峰值波长为450~470 nm 的GaN 基LED 发射的蓝光为基础光源,其中一部分蓝光透过荧光粉发射出来,另一部分激发荧光粉,使荧光粉发出峰值为560~580 nm的黄绿色光,透出的蓝光与荧光粉发出的黄绿色光组成白光。 


        采用不同厂家制造的商用GaN 基大功率蓝色发光芯片分别制备了四组大功率白光LED ,用自己设计制作的老化试验装置对其进行了寿命试验。为了排除荧光粉对L ED 光输出衰减特性的影响,分别采用与相关白光LED 同批次的芯片制备了大功率蓝色发光二极管。最后采用防静电保护措施对大功率LED 的寿命试验进行改进。

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