Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Верещагин [31] измерял энергетический выход для ЭЛК, приготовленных с различными фракциями электролюминофоров. Проведенный автором теоретический анализ позволил установить величину максимально возможного энергетического выхода для отдельно взятого зерна электролюминофора в зависимости от его размеров при фиксированной напряженности электрического поля. Так, при диаметре частиц —7 мкм, энергетический выход оказывается равным 1,5%.
В ряде работ отмечается, что максимальная величина светоотдачи для ЭЛК не может превышать 14—18 лм/Вт. Для промышленных ЭЛК величина светоотдачи не превышает 5—7 лм/Вт *.
* Для перехода от величины светоотдачи к величине энергетического выхода следует перевести люмены в единицы мощности (Вт) с учетом коэффициента видности для данного спектра излучения.
14
Выход излучения, эффективность и яркость свечения светодиодов
Выход излучения светодиода измеряют в световых единицах — люменах или 1 кандела на 1 м~2[(1 кд-м-2) = 1 нит], отнесенных к единице мощности (Вт). Величина выхода обычно имеет размерность — лм/Вт (светоотдача) или лм/А и кд -м" 2/(А -см- 2); отношение яркости свечения к плотности тока позволяет сравнивать между собой диоды различной формы и размера.
Энергетическая эффективность светодиода — безразмерная величина; ее определяют как отношение мощности светового потока к мощности подводимой электроэнергии.
Важным параметром является также квантовая эффективность, измеренная как отношение числа излученных квантов к числу электронов, прошедших через р—«-переход. Часто ее выражают в процентах [(число квантов/число электронов)-100]. Энергетическая (т)Р) и квантовая (т)я) эффективности связаны между собой соотношением
где к\ — энергия кванта, эВ;
и — напряжение смещения, В.
Различают внутреннюю и внешнюю квантовую эффективность. Первая характеризует непосредственно излучательную рекомбинацию, а вторая есть доля первой за вычетом потерь, связанных с выводом излучения из кристалла.
В случае сильно поглощающегося излучения с энергией кванта, близкой к Её, величина внешней квантовой эффективности может составлять лишь сотую долю от величины внутренней. Величина внешней квантовой эффективности для различных светодиодов лежит в пределах 0,01—15%. Потери на поглощение сильно увеличиваются при многократном отражении от внутренней поверхности кристалла. Коэффициент преломления большинства материалов для светодиодов составляет 3,5 и угол полного внутреннего отражения очень мал (16—17°), поэтому значительная часть излучения не выходит из кристалла. Для улучшения световывода применяют покрытия с большим коэффициентом преломления, а также придают кристаллу форму полусферы или конуса. Это уменьшает долю излучения, падающего на внутреннюю поверхность кристалла под большим углом, и, следовательно, способствует выводу света из кристалла.
Яркость свечения может быть рассчитана, исходя из величины квантовой эффективности по уравнению:
Я = 39 300—'-
где В — яркость свечения, кдм-2;
Ь — средний коэффициент видности, лм/Вт, рассчитанный из спектра
излучения и кривой видности; / —плотность тока, А-см-2; ^гпах — длина волны в максимуме спектра, нм; 5пер и 5ИзЛ — площади р—и-перехода и поверхности, через которую выводится излучение. ' Приведенная формула пригодна в ограниченном интервале плотностей тока, так как для большинства светодиодов характерны некоторые отклонения зависимости яркость — ток от линейности.
15
1.4. ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕЧЕНИЯ ЛЮМИНОФОРОВ
Фотовозбуждение
Обычно на практике для технической характеристики люминофоров сравнивают интенсивности свечения исследуемого люминофора и люминофора, принятого за эталон (при одних и тех же условиях возбуждения).
В том случае, если люминофор излучает в видимой области спектра, интенсивность излучения может быть измерена в единицах яркости *.
У характеристических люминофоров интенсивность люминесценции возрастает пропорционально увеличению интенсивности возбуждающего света.
У люминофоров рекомбинационного типа зависимость между интенсивно-стями излучения и возбуждения является более сложной [4, с. 19; 32]. Последнее обусловлено тем, что при возбуждении подобных люминофоров центры свечения и элементы решетки основы ионизуются. При этом электроны могут захватываться ловушками, освобождаться и рекомбинировать с центрами свечения, дырками или повторно захватываться ловушками.
UOr
Температура, К
Рис. 1.12. Зависимость интенсивности свечения некоторых люминофоров от
температуры:
1 — ZnS (48)-CdS (52)-Ag (0,01); 2 — ZnS (60)-ZnSe (40); 3 — ZnS (60)-ZnSe (40)-Ag (0,005); 4 — ZnS (60)-ZnSe (40)-Cu (0,005); 5 — ZnS (88)-CdS (12)-Cu (0,008); 6 — ZnS-Ag (0,01) •
• Cu (0,005).
Антоновым-Романовским [32] показано, что при кратковременном (импульсном) возбуждении люминофоров ZnS-Си интенсивность люминесценции / пропорциональна квадрату интенсивности возбуждающего света Е : I — Еъ.
Для некоторых люминофоров типа ZnS CdS - Ag с добавками Ni характерна сверхлинейная зависимость интенсивности люминесценции от интенсивности возбуждающего света [33].
