发光二极管主要参数与特性精
光电器件——发光二极管分类与主要参数(精)

发光二极管分类与主要参数发光二极管(Light Emitting Diode),简称LED,是一种能将电能转换为光能的半导体器件,由磷化镓、砷化镓、磷砷化镓、砷磷化镓等半导体材料制成。
发光二极管在电路中用文字符号VD表示,其图形符号如图所示。
发光二极管的图形符号发光二极管的结构1.发光二极管的分类发光二极管的种类很多,分类方法各有不同。
(1)按材料分按材料的不同,LED可分为砷化镓LED、磷砷化镓LED、磷化镓LED、砷铝化镓LED等。
(2)按发光二极管的发光颜色分按发光二极管的发光颜色可分为红色、绿色、黄色、橙色等可见光发光二极管以及不可见的红外发光二极管。
(3)按发光效果分按发光效果可分为固定颜色LED变色LED两类,其中变色LED包括双色和三色等。
(4)按发光二极管的封装外形分按发光二极管的封装外形可分为圆柱形、矩形、方形、三角形、组合形发光二极管。
其中圆形发光二极管的外径有Φ2~Φ20mm等多种规格,常用的有Φ3mm、Φ5mm等。
(5)按封装形式分按封装形式有可分为有色透明封装(C)、无色透明封装(T)、有色散射封装(D)、无色散射封装(W)。
(6)按封装材料分按封装材料的不同可分为塑料封装、陶瓷封装、金属封装、树脂封装无引线封装。
常见LED的外形2.发光二极管的主要参数发光二极管的主要参数有最大工作电流I FM和最高反向电压U RM。
(1)最大工作电流I FMI FM是指发光二极管长期正常工作所允许通过的最大正向电流。
使用中不能超过此值,否则将会烧毁发光二极管。
(2)最高反向电压U RMU RM是指发光二极管在不被击穿的前提下,所能承受的最大反向电压。
使用中不应使发光二极管承受超过此参数值,否则发光二极管将可能被击穿。
发光二极管的参数还具有光参数,如峰值波长、发光强度等,其中发光强度表示发光二极管的发光亮度,由峰值波长可知发光二极管的发光颜色,如峰值波长为70nm时,发光二极管就发出红色光。
发光二极管特性参数(精)

发光二极管特性参数IF 值通常为 20mA 被设为一个测试条件和常亮时的一个标准电流,设定不同的值用以测试二极管的各项性能参数,具体见特性曲线图。
IF 特性:1. 以正常的寿命讨论,通常标准 IF 值设为 20 - 30mA ,瞬间( 20ms )可增至100mA。
2. IF 增大时 LAMP 的颜色、亮度、 VF 特性及工作温度均会受到影响,它是正常工作时的一个先决条件, IF 值增大:寿命缩短、 VF 值增大、波长偏低、温度上升、亮度增大、角度不变,与相关参数间的关系见曲线图;1.VR ( LAMP 的反向崩溃电压)由于 LAMP 是二极管具有单向导电特性,反向通电时反向电流为 0 ,而反向电压高到一定程度时会把二极管击穿,刚好能把二极管击穿的电压称为反向崩溃电压,可以用“ VR ”来表示。
VR 特性:1. VR 是衡量 P/N 结反向耐压特性,当然 VR 赿高赿好;2. VR 值较低在电路中使用时经常会有反向脉冲电流经过,容易击穿变坏;3. VR 又通常被设定一定的安全值来测试反向电流( IF 值),一般设为 5V ;4. 红、黄、黄绿等四元晶片反向电压可做到 20 - 40V ,蓝、纯绿、紫色等晶片反向电压只能做到 5V 以上。
2.IR (反向加电压时流过的电流)二极管的反向电流为 0 ,但加上反向电压时如果用较精密的电流表测量还是有很小的电流,只不过它不会影响电源或电路所以经常忽略不记,认为是 0 。
IR 特性:1. IR 是反映二极管的反向特性, IR 值太大说明 P/N 结特性不好,快被击穿; IR 值太小或为 0 说明二极管的反向很好;2. 通常 IR 值较大时 VR 值相对会小, IR 值较小时 VR 值相对会大;3. IR 的大小与晶片本身和封装制程均有关系,制程主要体现在银胶过多或侧面沾胶,双线材料焊线时焊偏,静电亦会造成反向击穿,使 IR 增大。
3.IV ( LAMP 的光照强度,一般称为 LAMP 的亮度)指 LAMP 有流过电流时的光强,单位一般用毫烛光( mcd )来衡量,由于一批晶片做出的 LAMP 光强均不相同,封装厂商会将其按不同的等级分类,分为低、中、高等多个等级,而 LAMP 的价格也与其亮度大小有关系。
发光二极管参数

二极管参数普通发光二极管的正向饱和压降为1.6V~2.1V,正向工作电流为5~20mALED的特性1.极限参数的意义(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topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。
2.电参数的意义(1)正向工作电流If:它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。
在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
(2)正向工作电压VF:参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。
一般是在IF=20mA时测得的。
发光二极管正向工作电压VF在1.4~3V。
在外界温度升高时,VF将下降。
(3)V-I特性:发光二极管的电压与电流的关系在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。
当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。
由V-I曲线可以得出发光管的正向电压,反向电流及反向电压等参数。
正向的发光管反向漏电流IR<10μA 以下。
LED的分类1.按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。
另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。
散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2.按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。
圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm 及φ20mm等。
国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
发光二极管的类型、主要参数

.普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮.它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适地限流电阻.普通单色发光二极管地发光颜色与发光地波长有关,而发光地波长又取决于制造发光二极管所用地半导体材料.红色发光二极管地波长一般为,琥珀色发光二极管地波长一般为,橙色发光二极管地波长一般为左右,黄色发光二极管地波长一般为左右,绿色发光二极管地波长一般为.常用地国产普通单色发光二极管有(厂标型号)系列、(部标型号)系列和系列.常用地进口普通单色发光二极管有系列和系列等..高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用地半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光地强度也不同.通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓()等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓()等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓()或磷砷化镓()等材料...变色发光二极管变色发光二极管是能变换发光颜色地发光二极管.变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管.变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管.常用地双色发光二极管有系列和系列,常用地三色发光二极管有、、等型号,见表..闪烁发光二极管闪烁发光二极管()是一种由集成电路和发光二极管组成地特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示.闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当地直流工作电压()即可闪烁发光.表是几种常用闪烁发光二极管地主要参数..电压控制型发光二极管普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值地限流电阻.电压控制型发光二极管()是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端.电压控制型发光二极管地发光颜色有红、黄、绿等,工作电压有、、、、、共种规格.表为系列电压控制型发光二极管地主要参数..红外发光二极管红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不可见光)并能辐射出去地发光器件,主要应用于各种光控及遥控发射电路中.红外发光二极管地结构、原理与普通发光二极管相近,只是使用地半导体材料不同.红外发光二极管通常使用砷化镓()、砷铝化镓()等材料,采用全透明或浅蓝色、黑色地树脂封装.常用地红外发光二极管有系列、系列、系列、系列、系列和系列等·发光亮度亮度是发光性能又一重要参数,具有很强方向性.其正法线方向地亮度,指定某方向上发光体表面亮度等于发光体表面上单位投射面积在单位立体角内所辐射地光通量,单位为或.若光源表面是理想漫反射面,亮度与方向无关为常数.晴朗地蓝天和荧光灯地表面亮度约为(尼特),从地面看太阳表面亮度约为×.亮度与外加电流密度有关,一般地,(电流密度)增加也近似增大.另外,亮度还与环境温度有关,环境温度升高,η(复合效率)下降,减小.当环境温度不变,电流增大足以引起结结温升高,温升后,亮度呈饱和状态.文档来自于网络搜索·寿命老化:发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象.器件老化程度与外加恒流源地大小有关,可描述为τ,为时间后地亮度,为初始亮度.通常把亮度降到所经历地时间称为二极管地寿命.测定要花很长地时间,通常以推算求得寿命.测量方法:给通以一定恒流源,点燃小时后,先后测得,,代入τ求出τ;再把代入,可求出寿命.长期以来总认为寿命为小时,这是指单个在下.随着功率型开发应用,国外学者认为以地光衰减百分比数值作为寿命地依据.如地光衰减为原来,寿命>文档来自于网络搜索。
发光二极管型号选型及详细参数简介

发光二极管的作用及分类详细资料1.发光二极管的作用发光二极管(LED)是一种由磷化镓(GaP)等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。
当其内部有一定电流通过时,它就会发光。
图4-21是共电路图形符号。
发光二极管也与普通二极管一样由PN结构成,也具有单向导电性。
它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。
2.发光二极管的分类发光二极管有多种分类方法:按其使用材料可分为磷化镓(GaP)发光二极管、磷砷化镓(GaAsP)发光二极管、砷化镓(GaAs)发光二极管、磷铟砷化镓(GaAsInP)发光二极管和砷铝化镓(GaAlAs)发光二极管等多种。
按其封装结构及封装形式除可分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无引线表面封装外,还可分为加色散射封装(D)、无色散射封装(W)、有色透明封装(C)和无色透明封装(T)。
按其封装外形可分为圆形、方形、矩形、三角形和组合形等多种,图4-22为几种发光二极管的外形。
塑封发光二极管按管体颜色又分为红色、琥珀色、黄色、橙色、浅蓝色、绿色、黑色、白色、透明无色等多种。
而圆形发光二极管的外径从¢2~¢20mm,分为多种规格。
按发光二极管的发光颜色又可人发为有色光和红外光。
有色光又分为红色光、黄色光、橙色光、绿色光等。
另外,发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
3.普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。
它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。
图4-23是普通发光二极管的应用电路。
普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。
LED的特性参数

LED参数与特性LED(发光二极管)是利用化合物材料制成pn结的光电器件。
它具备pn结结型器件的电学特性:I-V特性、C-V特性和光学特性:光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。
LED的I-V特性具有非线性、整流性质:单向导电性,即外加正偏压表现低接触电阻,反之为高接触电阻。
如图:(1) 正向死区:(图oa或oa′段)a点对于V0 为开启电压,当V<Va,外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场,此时R很大;开启电压对于不同LED其值不同,GaAs为1V,红色GaAsP为1.2V,GaP为1.8V,GaN为2.5V。
(2)正向工作区:电流IF与外加电压呈指数关系IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流。
V>0时,V>VF的正向工作区IF 随VF指数上升IF = IS e qVF/KT(3)反向死区:V<0时pn结加反偏压V= - VR 时,反向漏电流IR(V= -5V)时,GaP为0V,GaN为10uA。
(4)反向击穿区V<- VR ,VR 称为反向击穿电压;VR 电压对应IR为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使V<- VR时,则出现IR突然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9³9mil (250³250um),10³10mil,11³11mil (280³280um),12³12mil(300³300um),故pn结面积大小不一,使其结电容(零偏压)C≈n+pf左右。
C-V特性呈二次函数关系(如图2)。
由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
1.3 最大允许功耗PF m当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF³IFLED工作时,外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光,还有一部分变为热,使结温升高。
发光二极管技术参数集

发光二极管技术参数集
一、基本技术参数
1、电压额定值:2V-7V
2、最高工作温度:85℃
3、最大功耗:100mW
4、测试电流:20mA
5、长度:5mm、8mm、10mm
6、宽度:3.2mm
7、高度:2.8mm
8、发光角度:120°
9、发光颜色:红、绿、蓝、白、黄
10、光电转换效率:20-80%
11、环境调节电压:1.2V
12、抗浪涌电流:20mA
二、光学性能
1、标准视角:120°
2、发光强度:2mcd - 10mcd
3、色温:3000K-8500K
4、发光波长:590nm - 630nm (红色);520nm - 570nm (绿色);455nm - 475nm (蓝色)
5、波长偏差:±5nm
三、电学特性
1、电气特性:最大漏电流:50uA;最大回流漏电流:50uA;静态电容:50pF;反向电压:5V;电流驱动电压:3V;控制电压:2V
2、经济性:低成本、低功耗、高可靠性、低噪声、无热效应
四、绝缘性能
1、电气绝缘性:测试电压:100V,接触电阻:100MΩ min
2、绝缘材料:聚酯纤维,耐温:-40℃-120℃
3、绝缘厚度:0.22mm
五、安装要求
1、安装尺寸:0.5mm,可以节省安装空间
2、安装角度:±15°
3、安装方式:无接点式,便于安装和维护
4、安装精度:±0.2mm
六、性能特点
1、可靠性:抗震动、抗电磁干扰,高可靠性
2、高效率:低功耗、高转换效率、高光学性能
3、安全性:完整的安全电路设计,防止过流和过电压。
LED发光二极管技术参数常识

LED发光二极管技术参数常识半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。
事实上,数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用(一)、LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。
此外,在一定条件下,它还具有发光特性。
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。
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,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。
(二)、LED的特性1.极限参数的意义(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。
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发光二极管主要参数与特性(精)1.1 I-V 特性 表征LED 芯片pn 结制备性能主要参数。
LED 的I-V 特性具有非线性、整流性质:单向导电性,即外加正偏压表现低接触 电阻,反之为高接V R击 反向死区穿_ ----------- 区工作区V F V 图] I-V 特性曲线1.2 C 0一C 0发光二极管主要参数与特性LED 是利用化合物材料制成pn 结的光电器件。
它具备pn 结结型 器件的电学特性:I-V 特性、C-V 特性和光学特性:光谱响应特性、 发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性而形成势垒电场,此时 R 很大;开启电压对于不同LED 其值不同, GaAs 为 1V ,红色 GaAsP 为 1.2V , GaP 为 1.8V , GaN 为 2.5V 。
(2)正向工作区:电流I F 与外加电压呈指数关系I F = I S (e qV F/KT _1) -------------------- 1 S 为反向饱和电流 。
V > 0时,V > V F 的正向工作区I F 随V F 指数上升 I F = I S e qVF/KT (3) 反向死区:V v 0时pn 结加反偏压V= - V R 时,反向漏电流 I R (V= -5V )时,GaP 为 0V, GaN 为 10uA 。
(4) 反向击穿区 VV- V R , V R 称为反向击穿电压;V R 电压对应I R 为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使 V V - V R 时,贝卩出现I R 突 然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同,各种LED 的反向击穿电压V R 也不同C-V 特性鉴于 LED 的芯片有 9 X 9mil (250 X 250um) ,10X 10mil , 11 X11mil (280 X 280um) , 12X 12mil(300 X 300um ),故pn 结面积大 小不一,使其结电容(零偏压) c ~ n+pf 左右。
C-V 特性呈二次函数关系 (如图2)。
由1MH Z 交流信号 用C-V 特性测试仪测得。
1.3最大允许功耗PF m正向死区当流过LED的电流为I F、图2 LED C-V特性曲线管压降为U F则功率消耗为P=U XhLED工作时,外加偏压.偏流一定促使载流子复合发出光,还有一部分变为热,使结温升高。
若结温为Tj、外部环境温度为Ta,则当Tj>Ta时,内部热量借助管座向外传热,散逸热量(功率),可表示为P=Kr (Tj-Ta)o1.4响应时间响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。
现有几种显Zj\ LCD (液晶显示)约10心〜10%, CRT、PDP、LED都达到lO^lO^S (恥级)。
①响应时间从使用角度来看,就是LED点亮与熄灭所延迟的时间,即图中tr o图中to值很小,可忽略。
T I ②响应时间主要取决于载流子寿命.器件的结电容及电路阻抗。
J ---------- ——-t LED的点亮时I 间一一上升时相对亮度> | 间tr是指接通幣匕十--------------- \度达到正常的10%开始,一!oz L4ZI 直到发光亮度oWbr ----- ・t 达到正常值的■totr tf 90%所经历的时间。
LED熄灭时间一一下降时间h是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。
不同材料制得的LED响应时间各不相同;如GaAs^ GaAsP. GaAlAs其响应时间V10"s, GaP为10-7So因此它们可用在10〜100MHz高频系统。
2 LED光学特性发光二极管有红外(非可见)与可见光两个系列,前者可用辐射度,后者可用光度学来量度其光学特性。
2.1发光法向光强及其角分布2.1.1发光强度(法向光强)是表征发光器件发光强弱的重要性能。
LED大量应用要求是圆柱、圆球封装,由于凸透镜的作用,故都具有很强指向性:位于法向方向光强最大,其与水平面交角为9(r o当偏离正法向不同e角度,光强也随之变化。
发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。
2.1.2 发光强度的角分布“是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。
它主要取决于封装的工艺(包括支架.模粒头.环氧树脂中添加散射剂与否)(1)为获得高指向性的角分布(如图1)①LED管芯位置离模粒头远些;②使用圆锥状(子弹头)的模粒图2指向性弱(2 0 1/2大)头;③封装的环氧树脂中勿加散射剂。
采取上述措施可使LED 2 0 1/2 = 6°左右,大大提高了指向性。
(2)当前几种常用封装的散射角(2 0 1/2 角)圆形 LED: 5°、10°、30°、452.2发光峰值波长及其光谱分布⑴LED发光强度或光功率输岀随着波长变化而不同,绘成一条分布曲线一一光谱分布曲线。
当此曲线确定之后,器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。
LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构(外延层厚度、掺杂杂质)等有关,而与器件的几何形状、封装方式无关。
下图绘岀几种由不同化合物半导体及掺杂制得LED光谱响应曲线。
其中LED 光谱分布曲线1 蓝光 InGaN/GaN2 绿光 GaP:N3 红光 GaP:Zn-04红外GaAs 5 Si 光敏光电管 6 标准钨丝灯①是蓝色InGaN/GaN发光二极管,发光谱峰入p = 460〜465nm;②是绿色 GaP:N的LED,发光谱峰入p = 550nm;③是红色 GaP:Zn-0的LED,发光谱峰入p = 680〜700nm;④是红外LED使用GaAs材料,发光谱峰入p = 910nm;⑤是Si光电二极管,通常作光电接收用。
由图可见,无论什么材料制成的LED,都有一个相对光强度最强处(光输岀最大),与之相对应有一个波长,此波长叫峰值波长,用入p表示。
只有单色光才有入p波长。
⑵谱线宽度:在LED谱线的峰值两侧士△入处,存在两个光强等于峰值(最大光强度)一半的点,此两点分别对应入p-△入,入p+△入之间宽度叫谱线宽度,也称半功率宽度或半高宽度。
半高宽度反映谱线宽窄,即LED单色性的参数,LED半宽小于40 nm。
⑶主波长:有的LED发光不单是单一色,即不仅有一个峰值波长;甚至有多个峰值,并非单色光。
为此描述 LED色度特性而引入主波长。
主波长就是人眼所能观察到的,由LED发岀主要单色光的波长。
单色性越好,则入p也就是主波长。
如GaP材料可发岀多个峰值波长,而主波长只有一个,它会随着LED长期工作,结温升高而主波长偏向长波。
2.3光通量光通量F是表征LED总光输岀的辐射能量,它标志器件的性能优劣。
F为LED向各个方向发光的能量之和,它与工作电流直接有关。
随着电流增加,LED光通量随之增大。
可见光 LED的光通量单位为流明(Im )LED向外辐射的功率光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。
目前单色LED的光通量最大约 1 lm,白光LED的F~ 1.5~1.8 lm (小芯片),对于1mM 1mm的功率级芯片制成白光 LED,其F=18 lm。
2.4发光效率和视觉灵敏度①LED效率有内部效率(pn结附近由电能转化成光能的效率)与外部效率(辐射到外部的效率)。
前者只是用来分析和评价芯片优劣的特性。
LED光电最重要的特性是用辐射岀光能量(发光量)与输入电能之比,即发光效率。
②视觉灵敏度是使用照明与光度学中一些参量。
人的视觉灵敏度在入 = 555nm处有一个最大值680 lm/W。
若视觉灵敏度记为 K x,则发光能量P与可见光通量 F之间关系为 P=/P入d入;F= / K 入P x d x③发光效率——量子效率n =发射的光子数/ pn结载流子数=(e/h c I)/x R d x若输入能量为W=UI,则发光能量效率 n p=P/W若光子能量h c=ev,则n〜n p,则总光通F= ( F/P)P=K^ P W式中K= F/P④流明效率:LED的光通量F/外加耗电功率W K n P它是评价具有外封装LED特性,LED的流明效率高指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大,故也叫可见光发光效率。
以下列岀几种常见LED流明效率(可见光发光效率)品质优良的LED要求向外辐射的光能量大,向外发岀的光尽可能多,即外部效率要高。
事实上,LED向外发光仅是内部发光的一部分,总的发光效率应为 n =n i n c n e ,^式中n i向为p、n结区少子注入效率,n c为在势垒区少子与多子复合效率,n e为外部岀光(光取岀效率)效率。
由于LED材料折射率很高 n「~3 .6。
当芯片发岀光在晶体材料与空气界面时(无环氧封装)若垂直入射,被空气反射,反射率为(n1-1)2/ (n1+1 )2=0.32,反射岀的占32%,鉴于晶体本身对光有相当一部分的吸收,于是大大降低了外部岀光效率。
为了进一步提高外部岀光效率n e可采取以下措施:①用折射率较高的透明材料(环氧树脂n=1.55并不理想)覆盖在芯片表面;②把芯片晶体表面加工成半球形;③用Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体内光吸收。
有人曾经用n=2.4~2.6的低熔点玻璃[成分As-S(Se)-Br(l)]且热塑性大的作封帽,可使红外GaAs、GaAsP、GaAIAs的LED效率提高 4~6 倍。
2.5发光亮度亮度是LED发光性能又一重要参数,具有很强方向性。
其正法线方向的亮度B O=I O/A,指定某方向上发光体表面亮度等于发光体表面上单位投射面积在单位立体角内所辐射的光通量,单位为cd/m2或Nit。
J=tA/cm若光源表面是理想漫反射面,亮度B O 与方向无关为常数。
晴朗的蓝天和荧光灯的表面亮度约为 7000Nit (尼特),从地面看太阳表面亮度约为14 X 108Nit 。
LED 亮度与外加电流密度有关,一般的 LED , J O (电流密度)增加 B O 也近似增大。
另外, 亮度还与环境温度有关,环境温度升高,nc(复合效率)下降,B O 减小。
当环境温度不变,电流增大足以引起 pn 结结温升高,温升 后,亮度呈饱和状态。
2.6寿命老化:LED 发光亮度随着长 时间工作而出现光强或光亮度衰减现 象。
器件老化程度与外加恒流源的大 小有关,可描述为 B t =B o e -t/ T ,B t 为 t 时间后的亮度, B O 为初始亮度。
通常把亮度降到 B t =1/2B o 所经历的时间t 称为二极 丨’ 管的寿命。
测定 t 要花很长的时间,通常以推算求得寿 命。
测量方法:给LED 通以一定恒流源,点燃103 ~104小|时后,先后测得 B O ,B t =1OOO 〜10000 ,代入 B t =B o e -t/-'、、T求岀T ;再把 B t =1/2B o 代入,可求岀寿命 t 。