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LED的光學(xué)特性及熱學(xué)特性
文章來(lái)源:創(chuàng)奇光電 上傳日期:2012-12-17 瀏覽次數(shù):2812次
LED是利用化合物材料制成pn結(jié)的光電器件。它具備pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性:I-V特性、C-V特性和光學(xué)特性:光譜回應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。
LED光學(xué)特性
發(fā)光二極體有紅外(非可見(jiàn))與可見(jiàn)光兩個(gè)系列,前者可用輻射度,后者可用光度學(xué)來(lái)量度其光學(xué)特性。
發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分?Iθ
發(fā)光強(qiáng)度(法向光強(qiáng))是表征發(fā)光器件發(fā)光強(qiáng)弱的重要性能。LED大量應(yīng)用要求是圓柱、圓球封裝,由于凸透鏡的作用,故都具有很強(qiáng)指向性:位于法向方向光強(qiáng)最大,其與水平面交角為90°。當(dāng)偏離正法向不同θ角度,光強(qiáng)也隨之變化。發(fā)光強(qiáng)度隨著不同封裝形狀而強(qiáng)度依賴角方向。發(fā)光強(qiáng)度的角分?Iθ是描述LED發(fā)光在空間各個(gè)方向上光強(qiáng)分?。它主要取決于封裝的工藝(包括支架、模粒頭、環(huán)氧樹(shù)脂中添加散射劑與否)
發(fā)光峰值波長(zhǎng)及其光譜分?
LED發(fā)光強(qiáng)度或光功率輸出隨著波長(zhǎng)變化而不同,繪成一條分布曲線??光譜分布曲線。當(dāng)此曲線確定之后,器件的有關(guān)主波長(zhǎng)、純度等相關(guān)色度學(xué)參數(shù)亦隨之而定。
LED的光譜分?與制備所用化合物半導(dǎo)體種類、性質(zhì)及pn結(jié)結(jié)構(gòu)(外延層厚度、摻雜雜質(zhì))等有關(guān),而與器件的幾何形狀、封裝方式無(wú)關(guān)。
無(wú)論什么材料制成的LED,都有一個(gè)相對(duì)光強(qiáng)度最強(qiáng)處(光輸出最大),與之相對(duì)應(yīng)有一個(gè)波長(zhǎng),此波長(zhǎng)叫峰值波長(zhǎng),用λp表示。只有單色光才有λp波長(zhǎng)。
譜線寬度
在LED譜線的峰值兩側(cè)±△λ處,存在兩個(gè)光強(qiáng)等于峰值(最大光強(qiáng)度)一半的點(diǎn),此兩點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)λp-△λ,λp+△λ之間寬度叫譜線寬度,也稱半功率寬度或半高寬度。半高寬度反映譜線寬窄,即LED單色性的參數(shù),LED半寬小于40 nm。
主波長(zhǎng)
有的LED發(fā)光不單是單一色,即不僅有一個(gè)峰值波長(zhǎng);甚至有多個(gè)峰值,并非單色光。為此描述LED色度特性而引入主波長(zhǎng)。主波長(zhǎng)就是人眼所能觀察到的,由LED發(fā)出主要單色光的波長(zhǎng)。單色性越好,則λp也就是主波長(zhǎng)。如GaP材料可發(fā)出多個(gè)峰值波長(zhǎng),而主波長(zhǎng)只有一個(gè),它會(huì)隨著LED長(zhǎng)期工作,結(jié)溫升高而主波長(zhǎng)偏向長(zhǎng)波。
光通量
光通量F是表征LED總光輸出的輻射能量,它標(biāo)志器件的性能優(yōu)劣。F為L(zhǎng)ED向各個(gè)方向發(fā)光的能量之和,它與工作電流直接有關(guān)。隨著電流增加,LED光通量隨之增大??梢?jiàn)光LED的光通量單位為流明(lm)。
LED向外輻射的功率??光通量與芯片材料、封裝工藝水準(zhǔn)及外加恒流源大小有關(guān)。目前單色LED的光通量最大約1 lm,白光LED的F≈1.5~1.8 lm(小芯片),對(duì)于1mm×1mm的功率級(jí)芯片制成白光LED,其F=18 lm。
發(fā)光效率和視覺(jué)靈敏度
?、?LED效率有內(nèi)部效率(pn結(jié)附近由電能轉(zhuǎn)化成光能的效率)與外部效率(輻射到外部的效率)。前者只是用來(lái)分析和評(píng)價(jià)芯片優(yōu)劣的特性。LED光電最重要的特性是用輻射出光能量(發(fā)光量)與輸入電能之比,即發(fā)光效率。
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