led新型设备-器件特性测试-讲义

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1、LED光色电特性测试光学基本概念：1、光通量Φ光通量（luminousflux）指人眼所能感觉到的辐射功率，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。人眼对亮度的敏感程度与颜色有关,在整个可见光范围内并不是均匀的。可以用相对敏感函数曲线进行描述。光通量的单位：流明lm不同光亮度水平下人眼相对敏感函数曲线2、发光强度Iv点光源向各方向发出的可见光﹐在某一方向﹐在单位立体角dΩ内发出的光通量为dΦ﹐则点光源

2、在该方向上的发光强度Iv为：Iv＝dΦ/dΩ單位﹕坎德拉cd1000mcd＝1cd3、光亮度L描述具有有限尺寸的发光体发出的可见光在空间的分布情况。单位发光面积dA在θ方向的发光强度Iv与该单位面积在垂直于该方向平面上的投影cosθdA之比。L＝Iv/cosθdA光亮度的單位﹕坎德拉／平方米cd/m24、发光效率η光源所发出的光通量Φ和该光源所消耗的电功率Ｐ的比值﹒η＝Φ/Ｐ发光效率的单位﹕流明／瓦lm/w白炽灯的光效率﹕15lm/wLED可达到100lm/w(实验室值)白光ＬＥＤ的效率﹕25lm/w5、光出

3、射度M17光源单位发光面积所发出的光通量大小。M＝dΦ/dA光出射度的单位﹕勒克斯lx（＝1lm/m2）6、色温黑体是指这样一种物体，它能在任何温度下将辐射到它表面的任何波长的能量全部吸收。黑体的光出射度Ｍ随温度上升而极快的上升。Ｍ黑=σT4上式为著名的斯蒂芬－玻尔滋曼定律﹐其中σ為斯蒂芬－玻尔滋曼常数。当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的这个温度就称为该光源的颜色温度﹐简称色温。7、显色指数描述光源照射到物体上所产生的客官效果，如果各色物体受照射时效果和标准光源照射时一样﹐则认为

4、该光源的显色性好﹐即显色指數高﹔反之﹐如果物体在受照射后颜色失真﹐则该光源的显色性就差﹐即显色指数低。一、实验目的：1、学习发光二极管的工作原理。2、学习发光二极管个参数的意义。3、学会利用ZWL-600光色电综合测试系统测试发光二极管的特性。二、LED工作原理：LED，即发光二极管（lightemittingdiode），是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。常见的发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）、GaN等半导体制成的，其核心是PN结。因

5、此它具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。在一定条件下还具有发光特性。N区空间电荷区P区内建场图1PN结我们知道17当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合时，由于交界面处存在的载流子浓度差，于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。电子与空穴都是带电的，其扩散的结果就导致了Ｐ区和Ｎ区原来的电中性被破坏。这样，Ｐ区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子，Ｎ区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。在空间电荷集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一很薄的空间电荷区，就是P

6、-N结。在P区一侧为负电荷，N区为正电荷，于是空间电荷区，便出现了由N到P的电场。这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，这便是内电场。由于内电场的存在，使得P-N结处于动态平衡状态，如图1。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图2所示。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介

7、带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光

8、二极管成本、价格较高。图2、发光二极管工作原理LED特性及参数：极性参数：（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境温度:发光二极管可正常工作的环境温度范围。