發(fā)光效率概述

發(fā)光效率是一個(gè)光源的參數(shù)，它是光通量與功率的比值。根據(jù)情況不同，此功率可以指光源輸出的輻射通量，或者是提供光源的能（可以是電能，化學(xué)能等）。發(fā)光效率中的功率通常要根據(jù)情境而定，但在很多情況下都指代不明。

發(fā)光效率的換算

λ0、λi各為發(fā)射及激發(fā)光的波長(zhǎng)。由于斯托克斯位移，常有ηq≥ηp的關(guān)系。

發(fā)光效率還可分為外部效率及內(nèi)部效率；外部效率只考慮輸出的光能與投向發(fā)光體的光能或電能之比，而且是吸收的能量轉(zhuǎn)化為光能的純轉(zhuǎn)化效率。輸入光由于反射和再吸收受到損失，因此，外部效率總是小于（或接近于）內(nèi)部效率，后者才是反映能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的真實(shí)參數(shù)。

日光燈的發(fā)光效率

發(fā)光效率的大小反映發(fā)光體內(nèi)部能量激發(fā)、能量傳遞、復(fù)合發(fā)光以及無(wú)輻射復(fù)合過(guò)程的總效果，它與發(fā)光體的成分、發(fā)光中心的種類(lèi)及濃度、共激活劑的選擇、有害雜質(zhì)（猝滅中心）的控制以及發(fā)光晶體的完整性，甚至與具體的工藝過(guò)程有關(guān)。

下表列出幾類(lèi)實(shí)用發(fā)光體光度效率的參考值：

什么是LED發(fā)光效率

LED發(fā)光效率：一般稱(chēng)為組件的外部量子效率，其為組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內(nèi)部量子效率，其實(shí)就是組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率，主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì)）、組件的壘晶組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而組件的取出效率則指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子，在經(jīng)過(guò)組件本身的吸收、折射、反射后，實(shí)際在組件外部可測(cè)量到的光子數(shù)目。因此，關(guān)于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結(jié)構(gòu)、組件及封裝材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的散射特性等。而組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是整個(gè)組件的發(fā)光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率，主要方法是通過(guò)提高壘晶的質(zhì)量及改變壘晶的結(jié)構(gòu)，使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能，進(jìn)而間接提高LED的發(fā)光效率，從而可獲得70%左右的理論內(nèi)部量子效率，但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。在這樣的狀況下，光靠提高組件的內(nèi)部量子效率是不可能提高組件的總光量的，因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。目前的方法主要是：晶粒外型的改變--TIP結(jié)構(gòu)，表面粗化技術(shù)。

led發(fā)光效率一般多少

LED的光效=LED的光通量（即流明值）除以（正常電流驅(qū)動(dòng)下的電壓值和電流的乘積）

比如：3528貼片規(guī)格 20mA 驅(qū)動(dòng)時(shí)的電壓為3.1V，光通量 8.5lm 那么它的光效就是：8.5/（3.1*0.02）=137 lm/W

led發(fā)光效率的影響因素有哪些

目前，市場(chǎng)上功率型LED高流明效率一般產(chǎn)品規(guī)格大約處在50lm/W左右，還達(dá)不到家庭日常照明的要求。因此，要使功率型白光LED真正進(jìn)入照明領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)家庭日常照明，需要解決的問(wèn)題很多，其中重要的就是發(fā)光效率。盡管能夠影響白光LED發(fā)光效率的因素有很多種，不過(guò)以下幾種因素值得大家注意：

1、螢光粉激發(fā)光譜的寬窄也會(huì)影響出光的光效。

2、顆粒度比較大的螢光粉會(huì)直接降低發(fā)光強(qiáng)度，也成為了不少螢光粉廠的致命傷。

3、能直接影響白光LED的壽命是螢光粉的抗衰老性，其次是環(huán)氧樹(shù)脂的抗衰老性。

4、LED的基板載片區(qū)或反射杯引線(xiàn)框架（支架）的反射效率的好壞，也是影響發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。

提高LED的發(fā)光效率的六種技術(shù)

1、透明襯底技術(shù)InGaAlP

LED通常是在GaAs襯底上外延生長(zhǎng)InGaAlP發(fā)光區(qū)GaP窗口區(qū)制備而成。與InGaAlP相比，GaAs材料具有小得多的禁帶寬度，因此，當(dāng)短波長(zhǎng)的光從發(fā)光區(qū)與窗口表面射入GaAs襯底時(shí)，將被悉數(shù)吸收，成為器件出光效率不高的主要原因。在襯底與限制層之間生長(zhǎng)一個(gè)布喇格反射區(qū)，能將垂直射向襯底的光反射回發(fā)光區(qū)或窗口，部分改善了器件的出光特性。一個(gè)更為有效的方法是先去除GaAs襯底，代之于全透明的GaP晶體。由于芯片內(nèi)除去了襯底吸收區(qū)，使量子效率從4%提升到了25-30%。為進(jìn)一步減小電極區(qū)的吸收，有人將這種透明襯底型的InGaAlP器件制作成截角倒錐體的外形，使量子效率有了更大的提高。

2、金屬膜反射技術(shù)

透明襯底制程首先起源于美國(guó)的HP、Lumileds等公司，金屬膜反射法主要有日本、***廠商進(jìn)行了大量的研究與發(fā)展。這種制程不但回避了透明襯底專(zhuān)利，而且，更利于規(guī)模生產(chǎn)。其效果可以說(shuō)與透明襯底法具有異曲同工之妙。該制程通常謂之MB制程，首先去除GaAs襯底，然后在其表面與Si基底表面同時(shí)蒸鍍Al質(zhì)金屬膜，然后在一定的溫度與壓力下熔接在一起。如此，從發(fā)光層照射到基板的光線(xiàn)被Al質(zhì)金屬膜層反射至芯片表面，從而使器件的發(fā)光效率提高2.5倍以上。

3、表面微結(jié)構(gòu)技術(shù)

表面微結(jié)構(gòu)制程是提高器件出光效率的又一個(gè)有效技術(shù)，該技術(shù)的基本要點(diǎn)是在芯片表面刻蝕大量尺寸為光波長(zhǎng)量級(jí)的小結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)呈截角四面體狀，如此不但擴(kuò)展了出光面積，而且改變了光在芯片表面處的折射方向，從而使透光效率明顯提高。測(cè)量指出，對(duì)于窗口層厚度為20μm的器件，出光效率可增長(zhǎng)30%。當(dāng)窗口層厚度減至10μm時(shí)，出光效率將有60%的改進(jìn)。對(duì)于585-625nm波長(zhǎng)的LED器件，制作紋理結(jié)構(gòu)后，發(fā)光效率可達(dá)30lm/w，其值已接近透明襯底器件的水平。

4、倒裝芯片技術(shù)

通過(guò)MOCVD技術(shù)在蘭寶石襯底上生長(zhǎng)GaN基LED結(jié)構(gòu)層，由P/N結(jié)發(fā)光區(qū)發(fā)出的光透過(guò)上面的P型區(qū)射出。由于P型GaN傳導(dǎo)性能不佳，為獲得良好的電流擴(kuò)展，需要通過(guò)蒸鍍技術(shù)在P區(qū)表面形成一層Ni-Au組成的金屬電極層。P區(qū)引線(xiàn)通過(guò)該層金屬薄膜引出。為獲得好的電流擴(kuò)展，Ni-Au金屬電極層就不能太薄。為此，器件的發(fā)光效率就會(huì)受到很大影響，通常要同時(shí)兼顧電流擴(kuò)展與出光效率二個(gè)因素。但無(wú)論在什么情況下，金屬薄膜的存在，總會(huì)使透光性能變差。此外，引線(xiàn)焊點(diǎn)的存在也使器件的出光效率受到影響。采用GaNLED倒裝芯片的結(jié)構(gòu)可以從根本上消除上面的問(wèn)題。

5、芯片鍵合技術(shù)

光電子器件對(duì)所需要的材料在性能上有一定的要求，通常都需要有大的帶寬差和在材料的折射指數(shù)上要有很大的變化。不幸的是，一般沒(méi)有天然的這種材料。用同質(zhì)外延生長(zhǎng)技術(shù)一般都不能形成所需要的帶寬差和折射指數(shù)差，而用通常的異質(zhì)外延技術(shù)，如在硅片上外延GaAs和InP等，不僅成本較高，而且結(jié)合接口的位錯(cuò)密度也非常高，很難形成高質(zhì)量的光電子集成器件。由于低溫鍵合技術(shù)可以大大減少不同材料之間的熱失配問(wèn)題，減少應(yīng)力和位錯(cuò)，因此能形成高質(zhì)量的器件。隨著對(duì)鍵合機(jī)理的逐漸認(rèn)識(shí)和鍵合制程技術(shù)的逐漸成熟，多種不同材料的芯片之間已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)互相鍵合，從而可能形成一些特殊用途的材料和器件。如在硅片上形成硅化物層再進(jìn)行鍵合就可以形成一種新的結(jié)構(gòu)。由于硅化物的電導(dǎo)率很高，因此可以代替雙極型器件中的隱埋層，從而減小RC常數(shù)。

6、激光剝離技術(shù)（LLO）

激光剝離技術(shù)（LLO）是利用激光能量分解GaN/藍(lán)寶石接口處的GaN緩沖層，從而實(shí)現(xiàn)LED外延片從藍(lán)寶石襯底分離。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是外延片轉(zhuǎn)移到高熱導(dǎo)率的熱沉上，能夠改善大尺寸芯片中電流擴(kuò)展。n面為出光面：發(fā)光面積增大，電極擋光小，便于制備微結(jié)構(gòu)，并且減少刻蝕、磨片、劃片。更重要的是藍(lán)寶石襯底可以重復(fù)運(yùn)用。