LED光源在光学引擎的应用

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5067cm*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