專利名稱：：一種發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光二極管的應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)展。氮化鎵銦發(fā)光二極管的發(fā)明使發(fā)光二極管能夠發(fā)出白光，從而使得發(fā)光二極管照明成為可能。發(fā)光二極管照明對(duì)我國(guó)的能源有著重大意義。"中國(guó)工程院院士陳良惠預(yù)計(jì)2010年我國(guó)用電量將達(dá)到2.7萬(wàn)億度，照明用電量超過(guò)3000億度。由于同樣亮度下，半導(dǎo)體燈用電量?jī)H為白熾燈的1/10，只要有1/3的白熾燈被半導(dǎo)體燈取代，每年就能為國(guó)家節(jié)省用電近1000億度，相當(dāng)于一個(gè)三峽工程的發(fā)電量。"目前的發(fā)光二極管主要作為指示燈使用，因而相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)光二極管電氣參數(shù)并不能使得其作為照明用具的各項(xiàng)性能為人們了解，以至于人們不能正確地選擇其工作電壓，從而有效地使用發(fā)光二極管照明。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的白熾燈耗電量大，使用的發(fā)光二極管效率低，應(yīng)用范圍有限的不足，提供一種效率高，具有更大使用范圍，耗電量小的發(fā)光裝置。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)-一種發(fā)光裝置，包括可調(diào)節(jié)電壓的電源，氮化鎵銦發(fā)光二極管；可調(diào)節(jié)電壓的電源與氮化鎵銦發(fā)光二極管通過(guò)導(dǎo)線連接形成電流回路。優(yōu)選地是，所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為2.5V—4.IV。更優(yōu)選地是，所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為3.1V—4.IV。本發(fā)明中的發(fā)光裝置，在選定的電壓范圍內(nèi)，燈管發(fā)光效率與電源電壓成正比，而且可以達(dá)到發(fā)光效率最高，提高了效率，可以廣泛應(yīng)用于暗室、暖棚等需要比較嚴(yán)格控制光照強(qiáng)度的場(chǎng)所替代傳統(tǒng)光源，并可替代實(shí)驗(yàn)室中的光源及相對(duì)昂貴的偏振片作為實(shí)驗(yàn)室用可調(diào)光源進(jìn)行推廣。圖l為對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2為對(duì)本發(fā)明裝置進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)電路圖。具體實(shí)施例方式一種發(fā)光裝置，包括可調(diào)節(jié)電壓的電源1,氮化鎵銦發(fā)光二極管2;可調(diào)節(jié)電壓的電源1與氮化鎵銦發(fā)光二極管2通過(guò)導(dǎo)線連接形成電流回路。所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為2.5V—4.IV。所逑的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍在3.1V—4.IV之間時(shí)，可以獲得更高的發(fā)光效率。對(duì)本發(fā)明中的發(fā)光裝置進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器氮化鎵銦發(fā)光二極管；硅光電池；5V直流穩(wěn)壓電源；DT-9205型數(shù)字多用電表；AD711型集成運(yùn)算放大器；電位器；陶瓷電容；不透光的小盒等實(shí)驗(yàn)原理及方法本實(shí)驗(yàn)需測(cè)量的物理量有發(fā)光二極管的正向電壓，正向電流和發(fā)光強(qiáng)度，由此導(dǎo)出相對(duì)發(fā)光效率，做出氮化鎵銦發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度與正向電壓關(guān)系曲線及相對(duì)發(fā)光效率與正向電壓關(guān)系曲線對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并得出結(jié)論，整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示。雖然各個(gè)發(fā)光二極管的電氣參數(shù)隨芯片及封裝的微小不同而略有差異，但目前我國(guó)的發(fā)光二極管制造技術(shù)可保證其電氣參數(shù)的重復(fù)性較好，以下測(cè)量正向電壓Upu。-3.60V(u。為氮化鎵銦發(fā)光二極管的典型工作電壓)時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度Iv實(shí)驗(yàn)可證明其差異并不大，單個(gè)發(fā)光二極管的電氣參數(shù)已具有代表性，而本研究旨在獲得發(fā)光二極管電氣參數(shù)的一般規(guī)律，且本研究采用的測(cè)量?jī)x器讀數(shù)均可避免各種主觀因素造成的錯(cuò)誤，不會(huì)出現(xiàn)能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，故無(wú)須使用多個(gè)發(fā)光二極管重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量并求出電氣參數(shù)的平均值。此外，發(fā)光二極管的工作狀態(tài)僅受環(huán)境絕對(duì)溫度的影響，而常溫下絕對(duì)溫度的數(shù)值約為280K，而變化范圍僅為20K左右。有關(guān)文獻(xiàn)的圖表亦指出，溫度對(duì)于發(fā)光二極管電氣參數(shù)的影響較小，且發(fā)光二極管電器參數(shù)的變化受工作時(shí)間的影響亦不大，故實(shí)驗(yàn)中不考慮環(huán)境對(duì)發(fā)光二極管工作狀態(tài)的影響。正向電壓與正向電流的調(diào)整與測(cè)量圖2中的R"R2兩個(gè)電位器對(duì)發(fā)光二極管的正向電壓進(jìn)行調(diào)整，其中R,的最大阻值為1000Q,作為粗調(diào)電阻；R2的最大組織為20Q，作為細(xì)調(diào)電阻。發(fā)光二極管正向電壓及正向電流的測(cè)量采用伏安法。圖2中的毫安表與電壓表均使用數(shù)字萬(wàn)用表的相應(yīng)檔位代替。由于發(fā)光二極管的內(nèi)阻為101-102Q數(shù)量級(jí)，而數(shù)字萬(wàn)用表的直流電壓檔及直流電流檔的內(nèi)阻分別為107Q數(shù)量級(jí)和數(shù)量級(jí)，故實(shí)驗(yàn)電路采用亳安表外接測(cè)量電路，此時(shí)電壓表上通過(guò)的電流占總電流的1-10卯m，可忽略不計(jì)。電壓表及亳安表的讀數(shù)即為發(fā)光二極管的正向電壓與正向電流。發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度的等效物理量及其測(cè)量測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度時(shí)將待測(cè)發(fā)光二極管及硅光電池放在不透光的小盒中，保持硅光電池正對(duì)發(fā)光二極管且與其光軸垂直，如圖二所示。發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度Iv正比于硅光電池的照度E,而硅光電池的短路電流Ii與照度E有良好的線性關(guān)系，因此Iv正比于Ii,即I尸KIv(3.2.2.1)其中K為常數(shù)。為了保證硅光電池的光電流與二極管發(fā)光強(qiáng)度的線性響應(yīng)，硅光電池選用低電阻負(fù)載，使光電流近似等于硅光電池的短路電流。圖l中的放大電路的輸入阻抗表達(dá)式為r尸R3/(l+A。)，(3.2.2.2)其中Ao為運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。AD711型集成運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)電壓增益為100dB[3]，即A。-105,R3"lkQ,將上述數(shù)據(jù)代入(3.2.2.2)式可得r,=lkQ/(1+105)"0.01Q，而硅光電池的內(nèi)阻為105Q數(shù)量級(jí)，遠(yuǎn)大于其外接電路的等效電阻，因此可認(rèn)為硅光電池兩端為短路。運(yùn)算放大器的輸出電壓表達(dá)式為U產(chǎn)-IiR3，(3.2.2.3)將(3.2.2.1)式代入(3.2.2.3)式可得U2=CIv。(3.2.2.4)其中C為常數(shù)。發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)的定標(biāo)由于上述方法只能測(cè)得發(fā)光強(qiáng)度的絕對(duì)值，故需對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)，即設(shè)法確定(3.2.2.4)式中C的數(shù)值。生產(chǎn)廠商給出的電氣參數(shù)表明，當(dāng)?shù)壱虬l(fā)光二極管的正像電壓Uf為典型工作電壓u。-3.60V時(shí)，其發(fā)光強(qiáng)度I^2.82cd，故可使用多個(gè)同種發(fā)光二極管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別在Uf=3.60V時(shí)測(cè)量U2，并調(diào)節(jié)電位器R3的阻值，使U2的平均值為2.82V,則此時(shí)(3.2.2.4)式中的C4.00V/cd，即此時(shí)U2的數(shù)值等于發(fā)光強(qiáng)度Iv，可直接通過(guò)^的示數(shù)讀出發(fā)光強(qiáng)度。相對(duì)發(fā)光效率的導(dǎo)出發(fā)光效率nv定義式為r\v=0>v/P(3.2.3.1)其中Ov為發(fā)光二極管的輻射功率，P為發(fā)光二極管的電功率，P的表達(dá)式為P=UfIf3.2.3.2)而Ov-多Iv。dQ，(3.2.3.3)為方便推導(dǎo)相對(duì)發(fā)光效率的表達(dá)式，定義I"Q)為相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度隨與光軸所夾角度的函數(shù)，即I相(Q)^Iv。/Iv，(3.2.3.4)其中Iv為光軸處的發(fā)光強(qiáng)度。顯然IQ)只取決于發(fā)光二極管芯片的封裝形式，與正向電壓Uf無(wú)關(guān)。將(3.2.3.4)式代入(3.2.3.3)式得Ov-IvJI相(Q)dQ，(3.2.3.5)將(3.2.3.5)式代入(3.2.3.1)式得nv-Iv。J"I相(Q)dQ/P,(3.2.3.6)定義iiu為發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度效率(該物理量只是為方便描述而引進(jìn)，無(wú)特殊意義)，即ilu=Iv/P，(3.2.3.7)將(3.2.3.6)式、(3.2.3.7)式分別代入(2.2.l)式，可得n相^u/nuo。(3.2.3.8)因此只需測(cè)得Uf、If、Iv,即可求得相對(duì)發(fā)光效率n相。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理發(fā)光二極管電器參數(shù)重復(fù)性的測(cè)量正向電壓U產(chǎn)3.60V時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度Iv的值如表l:<table>complextableseeoriginalpage7</column></row><table>表1氮化鎵銦發(fā)光二極管3.60V時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度表l中Iv的標(biāo)準(zhǔn)差s-0.01cd，可見(jiàn)不同發(fā)光二極管電器參數(shù)的重復(fù)性較好，故無(wú)須取多個(gè)發(fā)光二極管重復(fù)實(shí)驗(yàn)。發(fā)光二極管電器參數(shù)的測(cè)量為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)時(shí)將正向電壓在[2.70V，4.50V]的范圍內(nèi)每隔0.10V作為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。不同正向電壓時(shí)發(fā)光二極管的正向電流和發(fā)光強(qiáng)度及由此得出的電功率、發(fā)光效率及相對(duì)發(fā)光效率如表2:<table>complextableseeoriginalpage7</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上述實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他替代手段，均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括可調(diào)節(jié)電壓的電源，氮化鎵銦發(fā)光二極管；可調(diào)節(jié)電壓的電源與氮化鎵銦發(fā)光二極管通過(guò)導(dǎo)線連接形成電流回路。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種發(fā)光裝置，其特征在于，所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為2.5V—4.IV。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)光裝置，其特征在于，所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為3.1V—4.IV。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)光裝置，包括可調(diào)節(jié)電壓的電源，氮化鎵銦發(fā)光二極管；可調(diào)節(jié)電壓的電源與氮化鎵銦發(fā)光二極管通過(guò)導(dǎo)線連接形成電流回路。優(yōu)選地是，所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為2.5V-4.1V。更優(yōu)選地是，所述的可調(diào)節(jié)電壓的電源電壓范圍為3.1V-4.1V。本發(fā)明中的發(fā)光裝置，在選定的電壓范圍內(nèi)，燈管發(fā)光效率與電源電壓成正比，而且可以達(dá)到發(fā)光效率最高，提高了效率，可以廣泛應(yīng)用于暗室、暖棚等需要比較嚴(yán)格控制光照強(qiáng)度的場(chǎng)所替代傳統(tǒng)光源，并可替代實(shí)驗(yàn)室中的光源及相對(duì)昂貴的偏振片作為實(shí)驗(yàn)室用可調(diào)光源進(jìn)行推廣。文檔編號(hào)F21S9/02GK101196280SQ20061011907公開(kāi)日2008年6月11日申請(qǐng)日期2006年12月4日優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日發(fā)明者戴陽(yáng)剛申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué)