白光LED极限流明效率的计算

对蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法的流明效率进行了理论计算。根据光度学原理,我们考虑到视觉函数V(λ)的修正,以色坐标为x=0.325,y=0.332,显色指数为81.5,色温为5 914 K的白光LED发光光谱为依据,计算了白光LED流明效率的理论极限:得出每瓦白光LED辐射光功率产生的光通量为298.7 lm,白光LED发射的总光子数为2.7×10¹⁸。在理想情况下,注入一个电子-孔穴对产生一个蓝光光子,设荧光粉的量子效率为1,因此,注入的电子-孔穴对数亦等于白光光子数,进而计算出白光LED每辐射1 W的光功率所需的电功率为1.51 W,上述白光LED发光光谱对应的白光LED的电-光转换的理论极限流明效率为197.8 lm/W。     

高效InGaN/AlInGaN发光二极管的结构设计及其理论研究

利用Advanced Physical Models of Semiconductor Devices (APSYS)理论对比研究了InGaN/AlInGaN 和 InGaN/GaN多量子阱作为有源层的InGaN基发光二极管的结构和电学特性。与InGaN/GaN 基LED 中GaN作为垒层材料相比,在AlInGaN材料体系中,通过调节AlInGaN中Al和In的组分可以优化器件的性能。当InGaN阱层材料中In组分为8%时,可以实现无应力的In_0.08Ga_0.92N/AlInGaN基 LED。在这种无应力结构中可以进一步降低大功率LED的"效率下降"(Effciency droop)问题。理论模拟结果显示,四元系AlInGaN作为垒层可以进一步减少载流子泄露,增加空穴注入效率,减少极化场对器件性能的影响。在In_0.08Ga_0.92N /AlInGaN量子阱中的载流子浓度、有源层的辐射复合率、电流特性曲线和内量子效率等方面都优于InGaN/GaN基LED。无应变AlInGaN垒层代替传统的GaN垒层后,能够得到高效的发光二极管,并且大电流注入下的"效率滚降"问题得到改善。     

温度和电流对白光LED发光效率的影响

对大功率白光LED发光效率进行了研究,得出温度和电流对LED发光效率的影响:随着温度的升高,势阱中辐射复合几率降低,从而降低了发光效率;电流的升高,使更多的非平衡载流子穿过势垒,降低了发光效率。LED工作时,过高的工作温度或者过大的工作电流都会产生明显的光衰:如果LED工作温度超过芯片的承载温度,这将会使LED的发光效率快速降低,产生明显的光衰,并且对LED造成永久性破坏;如果LED的工作电流超过芯片的饱和电流,也会使LED发光效率快速降低,产生明显的光衰。并且LED所能承载的温度与饱和电流有一定关系,散热良好的装置可以使LED工作温度相对降低些,饱和电流也可以更大,LED也就可以在相对较大的电流下工作。     

新型白光LED的光谱特性和相关结温特性

利用蓝光LED芯片激发[Ru(dtb-bpy)₃]²⁺(PF₆^-)₂和YAG混合荧光粉的方法制备了新型白光LED,研究了随着[Ru(dtb-bpy)₃]²⁺(PF₆^-)₂含量的增加而引起的白光LED光谱特性的变化。当[Ru(dtb-bpy)₃]²⁺(PF₆^-)₂的质量分数为1.5%时,白光LED的显色指数达到83.2,效率相对于其含量为0%时下降了约20%。另外,研究了结温对于一体化封装的该新型白光LED发光特性的影响,结果表明:高显色LED的结温从30 ℃上升到130 ℃的过程中,芯片的蓝光辐射出现了较大幅度的减少,共降低了27.73%,随之也导致该白光LED总发光强度的衰减,而且其发光效率出现了大幅度的下降,共衰减了31.76%,但是其显色性没有明显的变化。     

AlGaInP大功率发光二极管发光效率与结温的关系

目前,AlGaInP大功率发光二极管(LED)存在的主要问题是大电流工作时发热严重,主要是由于电流扩展不均匀、出光面电极对光子的阻挡和吸收以及器件材料与空气折射率之间的差距引起的全反射现象,这些因素造成大功率LED出光受到限制、发光效率低、亮度不高.提出了一种复合电流扩展层和复合分布式布拉格反射层(DBR)的新型结构LED,使得注入电流在有源区充分地扩散,同时提高了常规单DBR对光子的反射率.结果显示,这种新型结构LED比常规结构LED的性能得到了很大的提升,350 mA注入电流下两者的输出光功率分别为4 关键词： 复合电流扩展层 复合分布式布拉格反射层 出光效率 结温     

LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究

随着LED技术的不断进步,已发展出多种波长的大功率LED,不用昂贵的单色仪,而采用各种波长的LED作为单色光来制造量子效率仪;也不需要旋转滤色片轮切换滤色片来避免光栅单色仪中高级次光谱的影响。LED作为单色光,可实现无机械运动、测量速度快、故障率低的优点。多只LED焊接在PCB上形成离散型光源,无法采用常规的椭球面反射镜、透镜或凹面反射镜进行汇聚。采用高反射率反射镜片制备成锥形光导管,将离散型光源发出的光汇聚为一个小光斑,可以很好地解决离散型光源汇聚难的问题,同时实现了高的光利用率。通过测量LED的波峰值、半峰宽和稳定性,并与传统的卤素灯和氙灯为光源的传统量子效率仪进行比较,发现单色光的波峰值与量子效率的测量准确性是正相关的,波峰值越高,测量的准确性越高;半峰宽在5.1~9.5 nm范围内,半峰宽对测量的准确性没有影响。采用LED、卤素灯和氙灯量子效率仪分别测试同一块太阳电池的量子效率,计算相同波段的积分电流,与世界先进的氙灯量子效率仪相比,相对偏差为0.34%,与卤素灯量子效率仪的相当,说明半峰宽在5.1~55.7 nm范围内,测量准确性与半峰宽无明显的相关性;LED的不稳定度为0.4%,介于氙灯和卤素灯之间。从这几个方面来看,LED是可以作为单色光用于量子效率的测试。     

光子晶体结构参数的随机扰动对光子晶体LED出光效率的研究

利用光子晶体(PC)的光子禁带和光栅衍射效应可以提高发光二极管(LED)的出光效率,扩大LED的应用范围。在GaN基蓝光LED的GaN层上引入二维正方排列圆柱形PC,采用时域有限差分方法研究光子晶体的几何参数的随机扰动对LED出光效率的影响,利用禁带理论分析了其机理。     

二维光子晶体提高C波段LED出光效率的研究

片上集成光源是未来光电子系统中光源发展的主要趋势,LED光源作为片上集成光源的主要缺点是其出光效率低,二维光子晶体是提高LED出光效率的有效手段。本工作设计了C波段LED的基本结构及参数,并采用时域有限差分法计算了不同阵列不同占空比的二维光子晶体能带结构,利用禁带理论选取提高C波段LED出光效率的最优二维光子晶体结构参数,结果表明三角排列空气孔二维光子晶体晶格常数a=500 nm且占空比R_p=0.44的光子晶体结构最优。     

快速实现矩形准直光束的高集光效率LED透镜设计

为了实现LED矩形准直光束,提出一种快速构建高集光效率LED透镜的设计方法。基于分步法、边缘光线定理和几何光学定律,分步设计两个自由曲面轮廓线,快速获取两个自由曲面并构建透镜。结果表明:当LED距透镜内曲面尺寸与LED尺寸的比值为6时,系统的半峰全宽为2.3°×1.15°,集光效率为82.6%,可以有效地实现矩形准直光束。随着比值的增大,透镜的尺寸变大,但是半峰全宽变小,透镜集光效率变高。根据设计参数加工了透镜并对仿真结果进行了实验验证。该方法为实现LED矩形准直光束提供了一种有效途径。     

利用单层密排的纳米球提高发光二极管的出光效率

在发光二极管(LED)的透明电极层上制作单层六角密排的聚苯乙烯(polystyrene, PS) 纳米球, 研究提高GaN基蓝光LED的出光效率. 采用自组装的方法在透明电极铟锡氧化物层上制备了直径分别约为250, 300, 450, 600和950 nm的PS纳米球, 并且开展了电致发光的研究. 结果表明, 在LED的透明电极层上附有PS纳米球能有效地提高LED的出光效率; 当PS纳米球的直径与出射光的波长比较接近时, LED的出光效率最优. 与参考样品相比, 在20 mA和150 mA工作电流下, 附有PS纳米球的样品的发光效率分别增加1.34倍和1.25倍. 三维时域有限差分方法计算表明, 该出光增强主要归因于附有PS纳米球的LED结构可以增大LED结构的光输出临界角, 从而提高LED的出光效率. 因此, 这是一种低成本的实现高效率LED的方法.     

利用介质光子晶体提高红光发光二极管的光通量的研究

本文利用光子晶体的光栅衍射原理, 在发光二极管(light emitting diode, LED)上制作了光子晶体结构以提高出光效率. 在红光LED器件中引入了SiO₂层的介质光子晶体结构, 并进行了相应的理论分析和实验验证. 结果表明: 介质光子晶体结构对于提高红光LED器件的光提取效率有显著效果, 引入介质光子晶体后, 红光LED的光通量比普通LED增加了26%.     

A novel white light-emitting diode (w-LED) fabricated with Sr<Subscript>6</Subscript>BP<Subscript>5</Subscript>O<Subscript>20</Subscript>:Eu<Superscript>2+</Superscript> phosphor

Sr₆BP₅O₂₀:Eu²⁺ phosphor was prepared by the solid-state reaction method under a weak reductive atmosphere and the photoluminescence properties were studied systematically. The bluish-green emission band of Sr₆BP₅O₂₀:Eu²⁺ phosphor is peaking at 475 nm, and the excitation bands are broad with peaks at about 290 and 365 nm with a shoulder around 390 nm, respectively. By combining with Ga(In)N-based near-ultraviolet LEDs, a bluish-green LED was fabricated based on the Sr₆BP₅O₂₀:Eu²⁺ phosphor, and a novel intense white LED was fabricated based on the bluish-green phosphor Sr₆BP₅O₂₀:Eu²⁺ and the red phosphor (Sr,Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺,Mn²⁺. When this two-phosphor white LED is operated under 20-mA forward-bias current at room temperature, the Commission Internationale de l’Eclairage(CIE) chromaticity coordinates (x,y), the correlated color temperature Tc, and the color rendering index Ra are calculated to be (0.3281,0.3071), 5687 K, and 87.3, respectively. The dependence of the bluish-green and two-phosphor white LEDs on different forward-bias currents from 5 mA to 50 mA shows a similar behavior. As the current increases, the relative intensity simultaneously increases. The CIE chromaticity coordinates (x,y) of the two-phosphor white LED tend to decrease. Consequently, the correlated color temperature Tc increases from 3800 K to 9400 K and the color rendering index Ra of the two-phosphor white LED increases from 83.4 to 91.8 simultaneously. PACS 07.60.-j; 42.70.-a; 71.55.Eq     

Introducing Ga2O3 thin films as novel electron blocking layer to ZnO/p-GaN heterojunction LED

N-ZnO/Ga₂O₃/p-GaN heterojunction light-emitting diode (LED) was fabricated by metal-organic chemical vapor deposition. Compared with the n-ZnO/p-GaN structure, the deep level visible emission at 525?nm was completely suppressed while UV emission at ~392?nm was significantly improved in ZnO/Ga₂O₃/p-GaN structure. The role of Ga₂O₃ in n-ZnO/Ga₂O₃/p-GaN heterojunction LED was discussed in detail.     

Pd-Ni-P大块金属玻璃的形成及其转变动力学

本文报道了Pd-Ni-P合金的过冷实验结果,研究了冷却速度对合金过冷行为的影响。通过将样品包裹在B₂O₃中从而减少样品的表面非均匀生核,使得样品在极低的冷却速度下形成大块金属玻璃。在玻璃转变温度(T_g=590K)处,冷却速度低达1K/s。利用经典的均匀生核与非均匀生核理论,计算了Pd₄₀Ni₄₀P₂₀合金的温度、时间转变曲线(即TTT图)。确定了合金的临界冷却速度。对结果进行了详细的讨论。 关键词：     

Comprehension of the effects of gamma ray on luminescence intensity of GaN-based light-emitting diodes with multi-quantum well

Wavelength dependent luminescence intensity is crucial relationship in determining the physical property of light-emitting diodes (LED). The first object of this work is to search for the applicable method of using wavelength to predict the normalization luminescence intensity, I/I _0max, launched from GaN-based LED with multi-quantum well before and after irradiation with ??-ray. Predicated on the principle of nonlinear curve fitting, a typical numerical method is highlighted because the wavelength-dependent luminescence intensity of the LED irradiated by ?? with different dose are quantitative analyzed by this method. The simulations agree very well with the observed spectroscopy of 5 curves for intensity versus wavelength. The minimum value of correlation coefficients between actual and calculated data is 0.993, and the maximum average relative error is 7.93%. Another object of this work is to find the relationship between radiation dose and key parameter of function described above in mathematics method. In the light of the calculated results, the influence of ?? on key parameter is explained successfully. The terminal benefit is that the normalization luminescence intensity, I/I _0max launched from GaN-based LED as a function of both wavelength and radiation dose is given in this paper.     

深能级对GaAs1-xPxLED老化过程的影响

用深能级瞬态谱(DLTS)研究了GaAs1-xPx LED在正向电压,I=100mA(J=250A/cm2)大电流下老化750小时左右的过程中深能级浓度、深度、俘获截面的变化。GaAs1-xPx LED中存在三个电子能级:△En1=(0.19±0.01)eV;△En2=(0.20±0.01)eV;△En3=(0.40±0.01)eV。发现老化之后△En1与△En2的能级密度变小,而△En3的能级宽度却有所增大。同时测量了它们的发光光谱、光通,C-V特性和I-V特性。讨论了深能级在GaAs1-xPx LED老化过程中对发光效率与退化特性的影响。认为△En1与△En2对GaAs1-xPx LED的发光效率与退化特性无影响,而△En3是限制GaAs1-xPx LED发光效率和退化特性的有效复合中心。     

3∶29型Gd3(Fe1-xCox)29-yCry化合物的成相与结构

通过X射线衍射分析和磁测量研究了Gd-Fe-Co-Cr四元系中对应于化学式Gd₃(Fe,Co,Cr)₂₉且Gd含量为一定值的截面内富Fe,Co区的相关系,重点探索了高Co含量3∶29型化合物合成的可能性,研究了3∶29型Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物的结构与磁性.研究结果表明,获得3∶29型单相Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物的范围为:y=5,0≤x≤0.7;y=5.5,0.7≤x≤0.8和y=6,0.8≤x≤0.9.基于对Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物成相条件的研究,成功地合成了纯Co基Gd₃Co_29-yCr_y化合物,其固溶范围为6.5≤y≤7.3.3∶29型单相Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物的晶体结构都属于单斜晶系,Nd₃(Fe,Ti)₂₉型结构,空间群为A2m.得到3∶29型单相Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物的固溶极限即Co含量的极大值与稳定元素Cr含量有关.Co原子的含量越高,所需稳定元素Cr的含量越大.值得注意的是,用Co原子替代Fe原子会导致Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物磁晶各向异性的显著改变.当x≥0.4时,化合物的磁晶各向异性从易面型转变为易轴型 关键词： 3(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物')" href="#">Gd₃(Fe_1-xCo_x)_29-yCr_y化合物 相关系和相结构 X射线衍射 磁晶各向异性     

微型机载高速摄影机研究

本文描述了一种微型机载间歇式高速摄影机。由于机载条件的严酷性,在微型化、集成化、材料的强度和结构的刚度诸方面都对光学设计、机械设计和电气设计提出了苛刻的要求。WJJ-16mm微型高速摄影机,在机载条件下,摄影频率达到200f/s,摄影空间分辨率501p/mm,画幅稳定性σ_y≤±0.010mm(运动方向),σ_x≤±0.012mm(垂直运动方向),每张画幅用集成点阵块近贴成象的方式,记录了绝对时间等相关信息。     

单模单参数q光场叠加态的压缩及高阶压缩特性

本文构造了一种单模单参数q光场叠加态|Ψ>_q=c(|α>_q+β|0>_q),利用Zhang等人提出的单模辐射场的振幅M次方压缩的定义对态|Ψ>_q的压缩及高阶压缩特性进行了详细的研究.结果发现,在一定的条件下,态|Ψ>_q可存在任意的M次方压缩效应. 最后,通过数值计算还详细研究了态|Ψ>_q的压缩和平方压缩性质.     

Enhanced carrier injection in InGaN/GaN multiple quantum wells LED with polarization-induced electron blocking barrier

In this report, we designed a light emitting diode (LED) structure in which an N-polar p-GaN layer is grown on top of Ga-polar In_0.1Ga_0.9N/GaN quantum wells (QWs) on an n-GaN layer. Numerical simulation reveals that the large polarization field at the polarity inversion interface induces a potential barrier in the conduction band, which can block electron overflow out of the QWs. Compared with a conventional LED structure with an Al_0.2Ga_0.8N electron blocking layer (EBL), the proposed LED structure shows much lower electron current leakage, higher hole injection, and a significant improvement in the internal quantum efficiency (IQE). These results suggest that the polarization induced barrier (PIB) is more effective than the AlGaN EBL in suppressing electron overflow and improving hole transport in GaN-based LEDs.