3.24LED实验讲义.pdf

3.24LED 3.24LED 33..2244LLEEDD光电特性研究 一、实验目的 1.了解LED的光电特性，理解LED的发光机理。 2.学会用CIE标准定量测量平均辐射（发光）强度及半值角。 3.了解LED电流注入与辐射功率的关系及其测量方法。 4.了解LED的光谱特性及其测试方法。 二、实验原理 LED Light EmittingDiode （ ），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可 以直接把电能转化为光能。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着 在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。 P 半导体晶片由两部分组成，一部分是 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另 N 一端是 型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它 P-N 们之间就形成一个“ 结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就 P P 会被推向 区，在 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量， 这就是LED发光的原理。而光的波长（光的颜色），是由形成P-N结材料决定的。 大功率LED，一般指大于0.65W，这一点不同公司内部也会有不同的标准， 因为目前在大功率LED领域还没有形成大家一致认可的行业标准。光强与流明 比小功率大，但同样散热也很大，现在大功率大多是单颗应用，加上有效散热面 积很大的散热片，也出现了集成在一起的LED灯矩阵，但是散热效果不是很好。 小功率一般是0.06W左右的。 1．LED器件的测试 LED PN 对于 器件，因其体积小、定向发射光、高亮度、 结电特性等特点， 从而在品质的评价和检测方法方面产生许多新的问题。不同的应用场合，决定了 对LED产品的性能要求。从而在品质的评价和检测方面产生许多新的问题。从 光学性能来看，主要是亮度、视角分布、颜色、光通量、光束空间分布、显色特 性及辐射照度等参数。此外，LED既是一种光源，又是一种功率型半导体器件。 因此有关它的质量必须从光学、点穴等诸多方面进行综合评价。 1.1 1.1 11..11 电特性测量参数 电特性： LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是 半导体PN 结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图1 可知，LED 电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED 必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED电特性的测试可以获得 LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED 的最佳工作电功率。 正向电压VF Forward voltage 通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降 反向电流IR Reverse current 加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。 反向电压VR Reverse voltage 被测LED 器件通过的反向电流为确定值时，在两极间所产生的电压降。 1.2 1.2 11..22 光特性测量指标 光学性能：LED 的光学性能主要涉及到光谱、光度和色度等方面的性能要 求。根据新制定的行业标准“半导体发光二极管测试方法”，主要有发光峰值波 长、光谱辐射贷款、发光强度、半强度角、光通量、辐射通量、发光效率、色品 坐标、相关色温、色纯度和主波长、显色指数等参数。 1.2.1 LED averaged LEDintensity 1.2.1 LED averaged LEDintensity 11..22..11 LLEEDD器件平均发光强度aavveerraaggeeddLLEEDDiinntteennssiittyy 光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量。不同光源发出的光通 cd 量在空间的分布是不同的。发光强度的单位为坎德拉，符号为 ，它表示光源 在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量。