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分享波長改變LED發光二極管的色彩

作者:admin    来源:[db:文章来源]    发布时间:2019-12-20 07:36    浏览量:
     在很长的一段时间内都没办法提供发射蓝光的LED发光二极管。设计工程师仅能使用已有的色彩:红色、绿色和黄色。早期的(蓝光)器件并不是真正的蓝光LED发光二极管,而是包围有蓝色散射材料的白炽灯。
 
      几年前,使用纯净的碳化硅(SiC)材料研制出了第一个(真正的蓝光)led发光二极管,但是它们的发光效率非常低。下一代器件使用了氮化鎵基料,其发光效率可以达到最初產品的数倍。目前制造蓝光LED发光二极管的晶体外延材料是氮化銦鎵(InGaN)。发射波长的范围为450nm至470nm,氮化銦鎵LED发光二极管可以產生五倍於氮化鎵LED发光二极管的光强。
 
白光LED发光二极管
 
      真正发射白光LED发光二极管是不存在的。这样的器件非常难以制造,因为LED发光二极管的特点是只发射一个波长。白色并不出现在色彩的光谱上;一种替代的办法是,利用不同波长合成白色光。
 
      白光LED发光二极管设计中使用了一个小技巧。在发射蓝光的InGaN基料上覆盖转换材料,这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。於是得到了蓝光和黄光的混合物,在肉眼看来就是白色的白光LED发光二极管的发射波长(实线)包括蓝光和黄光区域的峰值,但是在肉眼看来就是白色。
 
      白光LED发光二极管的色彩由色彩坐标定义。X和Y坐标的数值根据国际照明委员会(CIE)的15.2规范的要求计算得到。[3]白光LED发光二极管的数据资料通常会详细说明随著正向电流增加而引起的色彩坐标的变化正向电流的变化改变了白光LED发光二极管的色彩坐标,并所以改变了白光质量。
 
      不幸的是,使用InGaN技术的LED发光二极管并不像标准绿光、红光和黄光那样轻易控制。InGaNLED发光二极管的显示波长(色彩)会随著正向电流而改变(如图6所示)。比如,白光LED发光二极管所呈现的色彩变化產生於转换材料的不同浓度,以及蓝光发光InGaN材料随著正向电压的变化而產生波长变化。可以看到色彩的变化,X和Y坐标的移动意味著色彩的改变。
 
      当正向电流高至10mA时,正向电压的变化很大。变化量的范围大约为800mV(有些LED发光二极管型号变化会更大一些)。电池放电引起的工作电压的变化所以会改变色彩,因为工作电压的变化改变了正向电流。在10mA正向电流时,正向电压大约为3.4V(该数值会随供应商的不同而有所不同,范围从3.1V至4.0V)。同样,不同LED发光二极管之间的电流-电压特性也有较大差异。直接用电池驱动LED发光二极管是很不轻易的,因为绝大数电池会随著放电使电压低於LED发光二极管所需要的最小正向导通电压。

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