提高LED的發(fā)光效率

　　半導(dǎo)體二極管發(fā)出的發(fā)光現(xiàn)象，被稱為電致發(fā)光，這為LED指示燈創(chuàng)造了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。但工程師們?cè)谠噲D提高LED指示器的光輸出以使其適合一般照明時(shí)面臨著一個(gè)大問題。只有一小部分的光子產(chǎn)生的實(shí)際排放裝置。其余的內(nèi)部反射和吸收的晶體，產(chǎn)生不必要的熱。

　　本文將解釋為什么這個(gè)問題發(fā)生，以及高亮度LED制造商正在采取的步驟來克服它。

　　折射率失配

　　光通過不同的介質(zhì)，如半導(dǎo)體和空氣，在不同的介質(zhì)中以不同的速度運(yùn)動(dòng)，使光從一種介質(zhì)傳遞到另一介質(zhì)時(shí)改變方向。兩種介質(zhì)折射率的不匹配越大，光線通過時(shí)就越彎曲。圖1說明了這種效果。

　　Figure 1： A light ray bends toward the normal as it enters a material of greater refractive index. The ray bends away from normal when moving into a material of lower refractive index. （Source： Rick Reed）

　　When light enters a medium of lower refractive index， it bends away from the normal. If the incident angle is large enough， the refractive angle becomes so large that the light ray doesn’t cross the boundary between the two materials， and instead， brings reflected light back in. This situation is known as total internal reflection.

　　The types of semiconductors used for the photon-emitting element of LEDs （e.g.， gallium arsenide （GaAs） and gallium nitride （GaN）） have a high refractive index of approximately 3.7. Air has a refractive index of slightly more than 1. In comparison， diamond has a refractive index of 2.4， and water is 1.3.