LED

LED总结

第一章 光 光度学 色度学

• 人眼光谱灵敏度
  CIE据对很多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率，也称视见函数。
• 光度量
• 表色系统
  CIE1931-RGB系统 [C]=R[R]+G[G]+B[B]
  CIE1931-XYZ系统 C=XX+YY+ZZ
• 色度量
  1.主波长：
  在CIE1931色度图上分别标出颜色样品和光源（通常为等能白光）的色度点，连接两点做一直线，并从光源向样品色度点的方向延长与光谱轨迹相交，这一交点的波长就是该颜色样品的主波长，记为λD
  2.色温(CT)和相关色温(CCT)：
  当某一光源的颜色与某一温度下黑体的颜色相同时，称黑体的温度Tc为这种光源的颜色温度，简称色温，单位为开尔文（K）
  当某一种光源的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色最接近时, 黑体的温度即为这种光源的相关色温
  3.显色性与显色指数（CRI）
  光源的显色性是指在该光源照射下物体表面显示的颜色与在相同色温标准光源照射下显示的颜色相符合的程度，即光源显现（“还原”）物体颜色的特性。
  4.光谱功率分布、峰值波长和光谱辐射带宽

第二章 LED原理

• LED结构
  1.同质结
  2.异质结

由两种晶格常数相近，带隙宽度不同的半导体单晶材料形成的结 。

特点：在界面处会出现能带的弯曲，发生导带及价带的不连续，从而使得电子和空穴的注入将面对不同的势垒高度，注入效率大不相同。

作用：1. 异质结的高注入比 2. 异质结对载流子和光波的限制 3. 窗口效应

3.量子阱

当有源层的厚度薄到可以和晶体中电子的德布罗意波长相比拟甚至更小的时候，这样的结构就称为量子阱

量子阱中因为有源层的厚度仅在电子平均自由程内，阱壁具有很强的限制作用，使得载流子只在与阱壁平行的平面内具有二维自由度，在垂直方向上载流子的运动受到限制。并且导带和价带分裂成子带，光跃迁只出现在具有相同量子数的电子和空穴能级间。

第三章 LED材料

第四章 OLED

-有机物半导体的分子轨道
HOMO（Highest Occupied Molecular Orbital）
LUMO（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）

• 发光机理
  发光机理：在外界电压驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生了发光现象。（双注入型发光器件）

• OLED 器件的结构
  1.单层器件
  2.双层器件
  3.三层器件
  4.多层器件

• 制备
  1.表面处理
  2.薄膜制备
  真空热蒸镀、旋涂、喷墨打印

• 掺杂

OLED的发光层，可以是有机发光材料单独形成的单一薄膜，也可以是将发光材料以一定比例掺入某种基质材料中形成的复合薄膜，后者的制备工艺称为掺杂

由于多数有机发光材料在高浓度时存在相互作用，会发生浓度淬灭的问题，从而导致器件的发光效率急剧下降，因此在制备OLED时，为了降低浓度淬灭的影响，常常将发光材料以低浓度的方式掺杂在有较高激子能量的基质材料中，利用能量传递实现受激的基质分子到发光材料分子的能量转移，最终实现发光材料的发光

第五章 白光LED

• 人造白光的最佳化
  发光效率η= ηe·K
  外量子效率ηe
  光谱光视效率K

优化：
一是把内量子效率和取光效率最大化，从而获得最大的外量子效率
二是优化发光体的光谱功率分布，以获得最佳的光谱光视效率。

• 白光LED的实现方式
• 白光OLED的实现方式

第六章 LED芯片制造与封装技术

• 影响光取出效率的原因

1. 电流分布不当以及光被材料本身吸收
2. 光不易从高折射率的半导体传至低折射率的外围空气

• 提高LED光取出效率的方法

1. ITO透明电极
   使电流分布均匀
   增加可见光的透过率
2. 表面粗化和表面纹理结构
   机理：将LED的表面进行粗化处理，形成不规则的凹凸，其粗糙尺度大约在出射光的半波长，当光射到这个不均匀媒体介质表面时，即使在角度大于临界角的情况下，光线也不一定被全反射，射到表面的光以一定概率以随机的角度散射出来，从而达到破坏、减少全反射的目的，提高了LED的取光效率。
3. 光子晶体
   光子晶体是由两种或两种以上不同介电常数的介质材料，在空间上以光波长量级做周期性排列形成的新型光学微结构。
   光子在光子晶体中的运动规律与电子在固体晶格的运动规律类似，因此光子晶体中介电常数的周期性变化能产生光子能带结构，并能在一定频率范围内形成光子带隙
4. 透明衬底
5. 倒装芯片
   改善：散热 出光
6. 垂直结构芯片技术
   垂直结构就是上下电极结构，区别于两电极在同一面的结构，具有电流分布均匀，散热性能好等特点，是功率LED的首选。

• LED 封装技术

1. 引出正、负电极；
2. 保护芯片不受外界环境的影响，以提高可靠性 ;
3. 将芯片产生的热导出来，以降低芯片结温，提高LED性能 ;
4. 光学控制，提高出光效率，按需实现特定的光强分布 ;
5. 特殊产品的防静电措施