LED发光二极管参数
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。
发光二极管技术参数

发光二极管技术参数一、发光二极管的基本工作原理LED的基本工作原理是电流通过PN结,当电流通过时,P区的电子在N区与N区的空穴还原,发射出光色。
二、发光二极管的主要技术参数1.发光效率发光效率是指LED器件产生的光功率与输入的电功率之间的比值。
以百分比或光通量(流明)/功率(瓦)来表示。
2.光通量光通量是指LED发出的总光功率,单位为流明(lm)。
对于标准白色发光二极管,其光通量一般在10~300 lm之间。
3.发光强度发光强度是指光源在特定方向上的光通量,单位为坎德拉(cd)。
发光强度较大的LED能够集中光线,适用于需要高照度的照明设备。
4.色温色温是指光源的颜色色调,一般用开尔文(K)来表示。
低色温(约2700~4000K)的LED发出的是黄暖色光,适合用于舒适的环境中;高色温(约4000~6500K)的LED发出的是冷白色光,适合用于需要明亮、清晰环境中。
5.色彩指数色彩指数(Ra)是评价LED发光质量的指标,用于判断光源输出与自然光的颜色相似度。
最高的Ra值为100,而标准LED的Ra值通常为70~80,越接近100的LED色彩还原能力越好。
6.电压与电流LED的工作电压一般在1.8~3.6伏特之间,而标准电流通常为10~20毫安。
不同颜色、不同功率的LED具有不同的电压和电流要求。
7.寿命8.发光角度发光角度是指光通量的分布范围,也称为光束角。
不同的LED具有不同的发光角度,从20度到160度不等。
9.漏电流漏电流是指LED在正常工作状态下产生的电流泄露。
发光二极管的漏电流通常在几微安至几毫安之间。
10.尺寸LED的尺寸是指其外形大小,一般用毫米来表示。
常见的LED有3mm、5mm和SMD封装等。
以上是一些发光二极管的主要技术参数,这些参数在选择和应用LED时需要考虑。
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)。
LED常用参数解释

LED常用参数解释LED(Light Emitting Diode)是一种发光二极管,具有耐用、高效、节能等特点,被广泛应用于照明、显示、电子设备等领域。
LED的常用参数主要包括电流(Current)、电压(Voltage)、功率(Power)、亮度(Luminosity)、颜色温度(Color Temperature)、光通量(Luminous Flux)等。
1. 电流(Current):指通过LED的电流大小,通常以毫安(mA)为单位。
电流的大小决定了LED发光的亮度和效果。
一般情况下,LED的额定工作电流范围在5-30mA之间。
2. 电压(Voltage):指运行LED所需的电压大小,通常以伏特(V)为单位。
LED的工作电压范围是其正常工作的保证,一般为2-3.6V。
3. 功率(Power):指LED每秒消耗的能量,通常以瓦特(W)为单位。
功率的大小与LED发光的亮度和效率相关,一般在0.1-1W之间。
4. 亮度(Luminosity):指LED发光的强度,通常以流明(lm)为单位。
亮度可以简单理解为LED发光的明亮程度,一般根据应用需求选择合适的亮度级别。
5. 颜色温度(Color Temperature):指LED发出的光的颜色属性,通常以开尔文(K)为单位。
颜色温度可以分为暖白光(2700-3500K)、自然白光(4000-4500K)和冷白光(5000-6500K)等不同等级。
6. 光通量(Luminous Flux):指LED发出的总光功率,通常以流明(lm)为单位。
光通量是衡量LED光输出效果的重要参数,可以根据光通量的大小选择适合的光源。
除了上述常见的参数,LED还有一些其他相关参数:7. 工作寿命(Working Life):指LED的使用寿命,即在一定条件下能够正常工作的时间。
工作寿命一般以小时(h)为单位,LED的寿命与其内部芯片、封装工艺、散热设计等因素有关。
8. 角度(Angle):指LED发光的角度范围,通常以度(°)为单位。
发光二极管工作电压参数,红色发光二极管的工作电压和电流是多少?

发光⼆极管⼯作电压参数,红⾊发光⼆极管的⼯作电压和电流是多少?发光⼆极管⼯作电压参数,红⾊发光⼆极管的⼯作电压和电流是多少?你知道吗?在LED灯珠的⽇常选型中,有很多咨询发光⼆极管⼯作电压参数,红⾊发光⼆极管的⼯作电压和电流是多少的伙伴。
那么,发光⼆极管⼯作电压参数呢?红光、黄发光⼆极管⼀般是1.8V⾄2.2V蓝光、绿光发光⼆极管⼀般是3.0V⾄3.4V当然,这些发光⼆极管是⼩功率的,电流都控制在20MA以内的⽐较多。
另外,做指⽰灯⽤的LED发光⼆极管⽤20毫安以下较好,⼀般⽤到10毫安就⽐较亮了。
除了蓝⾊和⽩⾊的LED发光⼆极管正向电压是3-3.4伏,其他⾊的⽐如红光和普绿光都是1.8-2.2V居多。
普通的发光⼆极管正偏压降红⾊为1.6V,黄⾊为1.4-1.6V,蓝⽩为⾄少2.5V 。
⼯作电流5-20mA。
超亮发光⼆极管主要有三种颜⾊,然⽽三种发光⼆极管的压降也不尽相同。
具体压降参考值如下:红⾊发光⼆极管的压降为2.0--2.2V黄⾊发光⼆极管的压降为1.8—2.2V绿⾊发光⼆极管的压降为3.0—3.3V正常发光⼆极管指⽰类灯珠发光时的额定电流约为20mA。
— 1 —⼩功率发光⼆极管⼯作电压参数指⽰类⼩功率发光⼆极管的电压⼀般是⽐较固定的,特别是对于常⽤的⼏毫⽶⼤⼩的发光⼆极管,其⼯作电流⼀般在5毫安⾄20毫安之间,电流越⼤亮度越⾼。
以下是常规电流20MA以内的发光⼆极管电压:红⾊光⼩功率LED:1.8-2.4V (常规⼩功率电压)黄⾊光⼩功率LED:1.8-2.4V(常规⼩功率电压)普绿光⼩功率LED:1.8-2.4V(常规⼩功率电压)橙⾊光⼩功率LED:1.8-2.4V(常规⼩功率电压)蓝⾊光⼩功率LED:2.8-3.4V(常规⼩功率电压)翠绿光⼩功率LED:2.8-3.4V(常规⼩功率电压)⽩光⼩功率LED:2.8-3.4V (包括正⽩、中性⽩、暖⽩和冷⽩光)上⾯是⼩功率LED发光⼆极管电压参考值,⼀般这类发光⼆极管的⼯作电流在20MA以内。
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。
LED参数详解

LED参数详解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)。
3mmled灯参数

3mmled灯参数
3mm LED灯是一种小型的发光二极管,它是一种广泛使用且非常受欢迎的LED灯,具有良好的性能和优异的可靠性,能够在各种电子设备中使用。
现在,请让我们来了解一下
3mm LED灯的参数。
1. 光通量
光通量是LED灯的一个重要参数,它表示一定时间内发出的所有光线的总量,通常用单位流明(lm)来表示。
对于3mm LED灯,其典型的光通量范围是从1lm到5lm之间,这取决于不同的LED颜色和电流。
2. 工作电压
工作电压是指LED灯正常工作时所需的电压。
对于3mm LED灯而言,其工作电压大约在1.8V到3.5V之间,也取决于LED颜色和电流。
4. 视角
视角表示LED灯的灯光覆盖范围,通常用角度来表示。
对于3mm LED灯,其视角范围在10度到50度之间,对于不同颜色的LED有所不同。
5. 波长
波长是LED灯发出的光线的波长。
对于3mm LED灯,最常见的波长范围是从400纳米到700纳米之间,这取决于不同的LED颜色。
6. 亮度
7. 寿命
寿命是LED灯能够持续工作的时间或使用寿命。
对于3mm LED灯来说,其寿命一般在10,000小时以上,具有非常好的长期稳定性和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
led发光二极管参数简介:LED是发光二极管( Light Emitting Diode, LED)的简称,也被称作发光二极管,这种半导体组件一般是作为指示灯、显示板,它不但能够高效率地直三丰光电接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时~10 万小时的使用寿命,同时具备不若传统灯泡易碎,并能省电等优点。
发光二极管简称为LED。
由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。
它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。
限流电阻R可用下式计算:R=(E-UF)/IF式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流。
发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应按电源正极。
有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。
由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。
把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9十个数目字。
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9×9mil (250×250um),10×10mil,11×11mil (280×280um),12×12mil(300×300um),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=UF×IFLED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 = KT(Tj –Ta)。
1.4 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。
现有几种显示LCD(液晶显示)约10-3~10-5S,CRT、PDP、LED都达到10-6~10-7S(us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 、tf 。
图中t0值很小,可忽略。
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。
LED的点亮时间——上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始,一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。
LED 熄灭时间——下降时间tf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<10-9S,GaP为10-7 S。
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Iθ2.1.1 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90°。
当偏离正法向不同θ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Iθ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)⑴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)的模粒头;③封装的环氧树脂中勿加散射剂。
采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右,大大提高了指向性。
⑵当前几种常用封装的散射角(2θ1/2角)圆形LED:5°、10°、30°、45°2.2 发光峰值波长及其光谱分布⑴LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同,绘成一条分布曲线——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。
下图绘出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①是蓝色InGaN/GaN发光二极管,发光谱峰λp = 460~465nm;②是绿色GaP:N的LED,发光谱峰λp = 550nm;③是红色GaP:Zn-O的LED,发光谱峰λp = 680~700nm;④是红外LED使用GaAs材料,发光谱峰λp = 910nm;⑤是Si光电二极管,通常作光电接收用。
LED 光谱分布曲线1蓝光InGaN/GaN 2 绿光GaP:N 3 红光GaP:Zn-O 4 红外GaAs 5 Si光敏光电管6 标准钨丝灯由图可见,无论什么材料制成的LED,都有一个相对光强度最强处(光输出最大),与之相对应有一个波长,此波长叫峰值波长,用λp表示。
只有单色光才有λp波长。
⑵谱线宽度:在LED谱线的峰值两侧±△λ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λp-△λ,λp+△λ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发出主要单色光的波长。
单色性越好,则λp也就是主波长。
如GaP材料可发出多个峰值波长,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总光输出的辐射能量,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(lm)。
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出光能量(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λ= 555nm处有一个最大值680 lm/w。
若视觉灵敏度记为Kλ,则发光能量P与可见光通量F之间关系为P=∫P λdλ;F=∫KλPλdλ③发光效率——量子效率η=发射的光子数/pn结载流子数=(e/hcI)∫λPλdλ若输入能量为W=UI,则发光能量效率ηP=P/W若光子能量hc=ev,则η≈ηP ,则总光通F=(F/P)P=KηPW 式中K= F/P④流明效率:LED的光通量F/外加耗电功率W=KηP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。
以下列出几种常见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,向外发出的光尽可能多,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η=ηiηcηe ,式中ηi 向为p、n结区少子注入效率,ηc为在势垒区少子与多子复合效率,ηe为外部出光(光取出效率)效率。
由于LED材料折射率很高ηi≈3.6。
当芯片发出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,反射出的占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出光效率。
为了进一步提高外部出光效率ηe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(I)]且热塑性大的作封帽,可使红外GaAs、GaAsP、GaAlAs的LED效率提高4~6倍。