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蓝光LED量子效率与注入电流关系的研究
资料介绍
大功率白光 LED具有高光效、低功耗、寿命长和节能环保等优点,已广泛应用于全彩LED显示屏、LCD背光源、景观照明等领域,在可预见的未来将进入通用照明领域成为主流照明光源。照明用白光LED器件最佳的解决方案是蓝光LED激发黄色(或绿色+红色)荧光材料,其核心器件就是InGaN/GaN蓝光LED。目前亟待解决的蓝光 LED芯片的大功率工作性能是国际学术界和产业界关心的首要问题。单个 LED器件功率和工作电流不断增加的同时,却存在发光效率与注入电流的矛盾,即在大电流密度(>30A/cm2)注入时会出现量子效率衰落的现象。
LED量子效率与电流关系特性是衡量其大功率性能的重要标准,本文提出了研究这一特性的测试方案,通过不同注入电流下光强的测试来比较量子效率的相对变化。采用脉冲电流驱动LED,控制占空比以保证相同的平均电流来检测LED的平均光输出与峰值电流的关系。在此基础之上,设计制作了 LED量子效率测试系统的硬件电路,电路采用光电二极管作为光电传感器,以单片机为核心控制器,进行数据采集和现场控制,将采集的数据通过USB总线传输给计算机。计算机以Broland C++Builder6.0作为软件开发平台,设计了用户界面,实现了对采集数据的分析计算、实时显示及存储功能。
本文对蓝光LED相对量子效率与注入电流关系曲线的测试结果和理论分析揭示了LED器件内部的无辐射复合机制,通过LED效率-电流曲线实验值与俄歇复合的预期理论值拟合的偏差发现,量子效率衰落同时由俄歇复合及其产生的热电子从发光有源区泄漏引起,并提出了相应的改善方法。由量子效率与电流关系的特性提出对设计高效率驱动电路的参考意义。
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