LED光源在光学引擎的应用.ppt

LED光源在光学引擎的应用 LED的基本概念 用半导体PN结或类似结构把电能转换成光能的元件称为发光二极管 LEDLightEmittingDiode 光由注入的电子和空穴复合而产生 也称注入式电致发光 广义的讲 包括可见光LED非可见光LED半导体激光器 LaserDiode 一般的讲 包括可见光LED LED与LD的区别 半导体激光器是具有谐振腔异质结构的LED LED发光原理 平衡PN结空间电荷区的形成 PN结正向注入效应外加电场的方向与自建电场方向相反 空间电荷区的电场被削弱 载流子的扩散大于漂移 电子从N区注入到P区 空穴从P区扩散到N区这种现象叫正向注入效应 在P区的电子和在N区的空穴分别与多子复合 复合时放出能量 1以光子的形式转变为光能 辐射复合 2以声子的形式转变为热能 晶格振荡 非辐射复合 LED的结构 半导体发光 固态发光 优点 半导体发光 固态发光 优点 电光效率高 理论值可达300 400lm W 体积小 寿命长 电压低 节能 环保 LED电光效率 注入载流子复合产生光量子的效率 包括外量子效率HY 注入效率HZ 内量子效率HF 出光效率HCHY HZ HF HC 外量子效率HY 输出到二极管外部的光量子与注入的载流子数目之比 注入效率HZ 通常定义为通过PN结的电子电流 或空穴电流 与总电流之比 内量子效率HF 也称辐射发光效率 辐射效率 复合产生的光量子数与注入的载流子数之比 出光效率HC 在PN结辐射复合产生的光子出射到晶体外部的百分数 一般讲 高质量LED的内量子效率HF 注入效率HZ可达90 以上 但出光效率HC却非常低 出光效率低的原因 材料吸收损失 LED的衬底对光吸收非常严重 菲涅尔损失 晶体界面的反射损失 衬底折射率很高 GaAlAs晶体3 4 全反射角损失 衬底折射率很高导致光出射时的全反射角很小 GaAlAs3 4 全反射角 17 出射角为34 内量子效率HF降低 不能出射的光在PN结区转换为热量 提高了结温 使晶格震动加剧 非辐射复合增大 影响内量子效率HF降低 另外 结温升高影响LED寿命 目前 InGaN有源层在常温时 普通注入电流条件下 内量子效率HF达95 当结温上升时 内量子效率会比较大的下降 提高出光效率和控制结温是提高LED发光效率的有效手段 大功率LED提高发光效率的方法 大功率LED提高发光效率的方法 大功率LED提高发光效率的方法 大功率LED提高发光效率的方法 大功率LED提高发光效率的方法 大功率LED提高发光效率的方法 LED的颜色特性 通常的LED都是单色发光 光学引擎不需分色系统 色域大 颜色鲜艳通常有红光LED系列 绿光LED系列 蓝光LED系列白光LED是由蓝光或紫光LED 加荧光粉制成 需要分色系统才能实现光学引擎 LED光学引擎的产品应用 1 口袋式LED投影Pocket Hand held Mobil Personal MiniProjector 小型轻量 可置于手掌上或口袋中 画面可供数人观看 主要作个人应用 也可用于移动商务 LED光学引擎的产品应用 2 集成式投影机IntegratedProjector 无须单独机壳 以组件形式将LED投影光机组合到其它数码产品中 组合在多媒体手机中的应用最为诱人 LED光学引擎的产品应用 3 便携式LED投影LED basedPortable Projector 尺寸重量类似目前采用UHP灯的超便携投影机 商用和家用 4 LED背投LED basedRPTV以家用为主 LED光学引擎的产品应用 四类LED投影的性能特征 至2010年 未来几年内 LED投影产品必将逐步展现出新趋势 微型的LED投影机将伴随电视手机等热门数码产品大行其道 LED背投将在家用背投的全尺寸范围内叫板UHP微显背投 便携式LED前投则将在不超过80 的应用中挑战传统前投 LED光学引擎的技术架构 投影显示50 67cm 光通量20lm 屏幕亮度与笔记本电脑的屏幕亮度基本相当 ANSI均匀性要求在90 以上 照明系统的照度均匀性大于95 单片0 55 DLP 芯片 投影物镜的具体指标为 f数为2 4 投影距离0 5m 投影屏幕对角线50 8cm 畸变小于1 36线对的调制传递函数 MTF 值大于0 5 像面照度均匀性不低于90 LED光源 Red627nm1400mA140lmLambertian Green530nm1000mA80lmLambertian Blue470nm1000mA30lmLambertian LED光学引擎的技术架构 用8个小透镜与8个LED对应准直 LED光学引擎的技术架构 三维立体台式电脑功耗只有9瓦 屏幕上照度100cd m2 LED光学引擎的技术架构 LED光源 功率5W 输出光通量120lm 驱动电压7V 驱动电流700mA准直镜为全反射和透射面组合而成的系统LCD芯片 0 7英寸投影物镜 F1 6投影距离 15cm处 投影面积达到5 5英寸 屏幕增益 1 反射率90 为 屏幕照度为170cd m2投影仪出射光通量为4lm 复合抛物面型集光器CPC LED光学引擎的技术架构