#7/2005

LED为现代信息系统: 问题、理论和现实

Sergey Nikiforov

文章在世界各地是长的研究的结果对LED光度测定的实验室的从各种各样的生产者。 从LED选择为这样重要运用象视频屏幕是确定这个项目的商业的成功的其中一个主要因素,文章有伟大理论并且实用优点。

总结

技术为光电子设备的生产在半导体LED基于密集地开发。 结果,这些设备是用途广泛在信息和光征兆系统。 LED吹嘘一个宽颜色范围,与空间分布所有形状在做他们理想的光源为许多运用强度的宽动力学范围结合强有力的放射,也许提供任何颜色渐进性。

LED参量这样多种多样在LED结构使成为可能在解决几个技术问题以后。 这篇文章提供对LED的分析,并且结构,在LED生产谈论测试结果和未来倾向。

半导体光源

光源是的所有现代半导体基于辐射光量子的PN结。 我们这里将仅集中于创造可能散发量子电磁辐射的PN结那些方式,当电流流经他们。

这些是异质结构与宽区域PN结,宽度有限的区域超出1.9 eV。 在整体可能照耀可看见的范围、接近的红外线和紫外范围的异质结构已经被创造了。 与强有力的放射结合的一个宽颜色范围和空间分布所有形状做LED一个极端有吸引力的光源与许多潜在的运用。

發光二極管

LED是半导体基于在变换电能成光的辐射晶体。 LED在一个相对地狭窄的光谱(25-30纳米之内放热)在光亮密度的光谱分布规模并且可以被描绘作为半单色辐射。

LEDs巨大品种根据这些半导体晶体被创造了与PN结。 LED结构确定方向、空间分布,辐射的发光强度,电子,热量,精力充沛和其他参量从半导体晶体。 自然,所有这些参量被互联。

不同的形状和目的LEDs的详细的实验室研究从各种各样的生产者准许做一些重要结论关于质量和区域LED运用。

最近, LEDs进步地用于电灯器具,艺术性的照明,危急地根本光指示器。 这在这些半单色光源中精力充沛的参量、可靠性和产品使用期限有成为的可能由于快速的增量。 使LED不能替代用于全彩屏幕和其他信息设备包括低能源消耗,光学的低成本塑造光分布图和容易的控制的因素。 然而这个根本因素是LED灯的视觉的知觉由人眼。 所有这些因素在了不起的细节在这篇文章将被谈论。

理论: 现代LEDs的光,技术和电子特征从各种各样的生产者

描绘LED能量参量的最共同的成分是轴光发射。 然而,除非辐射角度指定相对某一水平从轴光发射最大值,这价值没有意思。

一般,辐射角度被关联到最大光发射的一半。 这两个参量: 辐射角度和轴向光发射在什么方向给我们近似想法,并且多么强将是光发射在不同的视角。 对更加准确地确定发光强度在所有观察角度,双重协调比率使用。 它常常地也称折射率椭球或指示器作用(参见图1)。

折射率椭球为LED与卵形透镜在极座标
图1折射率椭球为LED与卵形透镜在极座标。
垂直(更小的角度)和水平(更大的角度)辐射平面显示。

发光强度是重要能量典型LED辐射。 它被确定作为所有能量积分式在特别辐射指示器作用之下。 它是由LED生产者共同地显示在他们的资料表的这个参量。 这是准确无误的关于强有力的设备与宽辐射角度和制服空间分布紧挨兰伯特发行。 然而,在这种情况下可靠地评估光流的发行在这张图里面,并且,因而,准确地确定LED发光强度甚而是不可能的。

LED用户使用的多数简单的数学公式是绝对不正确的并且导致严肃的差错在评估的能量特征在基于LED装置。 这是显然的在计算的不对称的辐射发行图(即LEDs与卵形透镜)和狭窄的角度LEDs的指示器作用。 所以,因为这价值的仅直接测量也许导致它的更加巨大的准确性,它值得严密地调查这个问题并且考虑有些方法为确定光发射和它的与其他光度测定的单位联系。

古典实验在测量充分的光流使用球状综合者要求查出光源在这个领域的中心。 但是在这种情况下甚而联系在标准流明之间半信半疑归结于这个领域的内部表面的不均匀的鬼和带状特征造成的错误。 所以,最准确和最情报的数据可以是收集的使用每空间光通量扫描方法。

为此需要的仪器是分布光度计与充足的分辨率和光度测定的头与一个被测量的变革系数。 这个方法是基于在LED和测量它的发光强度的逐渐自转在各种各样的边框形式角度。 越小自转的间距反对光度计,越低的是计量误差,并且越准确的是有角发行。 现代分布光度计通常有3到10分钟间距。 轴向发光强度和同时它的空间分布被测量。 这是这个方式计算涨潮流。

LEDs在能量和比色法参量被描述。 要知道这些参量为适当的显色性是根本的在所有电子信息系统、光和指示器设备、建筑光等等。

CIE (国际照明委员会) 1931 XYZ色彩空間, 1931年开发,作为标准参考仍然使用为定义颜色; 并且作为参考为其他色彩空間。 和已经说, LEDs在仅15-30纳米之内宁可有窄带(类似单色)辐射与半宽度光谱。 CIE色品图,获得从这色彩空間,如下所示。 这张图是恒定的强度的颜色一种二维剧情基于在CIE-1931标准观察员的视觉的反应,取决于人的颜色视觉的生理测量。

因为人眼有反应波长的不同的范围颜色传感器的三种类型,所有可看见的颜色一种充分的剧情是3D形象。 这是不便画在2D纸片; 如此为了方便CIE变换了3D色彩空間成二个人为维度颜色(共同称色度)和一个强度; 通过这空间然后采取了2D切片在最大强度的水平。 这个切片成为了色品图。

值得注意的是,被描述的LED的所有特征上面在直接相互依赖,因此,概括来说,只有他们的全部使成为可能恰当地判断LED的各种各样的参量。 然而,最准确地确定质量, LED参量耐久性和书信生产商宣称的在举办它的特征的测量和演算复合体之后是可能。