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发光二极管特性【精品】文库吧文档共享平台

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1、启电压对于不同LED其值不同,GaAs为V,红色GaAsP为.V,GaP为.V,GaN为.V。 ()正向工作区:电流IF与外加电压呈指数关系 IF = IS (e qVF/KT –)&#,&#, -------------------------IS 为反向饱和电流 。 V>时,V>VF的正向工作区IF 随VF指数上升&#,&#, IF = IS e qVF/KT&#,&#,&#, ()反向死区 :V<时pn结加反偏压 V= - VR 时,反向漏电流IR(V= -V)时,GaP为V,GaN为uA。 ()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?#29616;?#31867;。

2、前者可用辐射度,后者可用光度学来量度其光学特性。 . 发光法向光强及其角分布Iθ ..&#, 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?#26723;?#20316;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&#,。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。 ..&#,&#, 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 LED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?#24418;?#21152;散射剂。 采取上述措施可使LED θ/ = &。

3、宽度。 半高宽度反?#31216;?#32447;宽窄,即LED单色性的参数,LED半宽小于 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。 . 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。

4、~. 蓝光 GaN &#, &#, 白光 ?#29366;? GaN+YAG 小芯片., 大芯片 &#, &#, &#,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。?#29575;?#19978;,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≈.。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(n-)/(n+)=.,反射出的占%,鉴于晶体本身对光有相当一部?#20540;?#21560;收,于是大大?#26723;?#20102;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?#24335;?#39640;的透明。

5、应用,国外学者认为以LED的光衰减百?#30452;?#25968;值作为寿命的依据。如LED的光衰减为原来%,寿命>h。 &#, 热学特性 LED的光学参数与pn结结温有很大的关系。一般工作在小电流IF<mA,或者~ mA长时间连续点亮LED温升不明显。若环境温度较高,LED的主波长或λp ?#31361;?#21521;长波长漂移,BO?#19981;?#19979;降,尤其是点阵,大显示屏的温升对LED的可靠性,稳定性影响应专门设计散射通风装置。 LED的主波长随温度关系可表示为λp( T′)=λ(T)+△Tg&#,.nm/℃ 由式可知,每当结温升高℃,则波长向长波漂移nm,且发光的均匀性,一致性变差。这对于作为照明用的灯具光源要求小?#31361;?#23494;集排列以提高单位面积?#31995;?#20809;强,光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备,确保LED长期工作。 。

6、O(电流密度)增加BO也近似增大。另外,亮?#28982;?#19982;环境温度有关,环境温度升高,ηc(复合效率)下降,BO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。 .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Bt=BO e-t/τ,Bt为t时间后的亮度,BO为初?#21058;?#24230;。 通常把亮度?#26723;紹t=/BO所经历的时间t称为二极管的寿命。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 ~ 小时后,先后测得BO ,Bt=~,代入Bt=BO e-t/τ求出τ,再把Bt=/BO代入,可求出寿命t。 长期以来总认为LED寿命为小时,这是指单个LED在IF=mA下。随着功率型LED开发。

7、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/P ④ 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): LED 发光颜色 λp (nm) 材料 可见光发光效率(lm/w) 外量?#26377;?#29575; 最高值 平均值 红光 GaP:Zn-O GaAlAs GaAsP . . . . . ~ . . 黄光 GaP:N-N . . &#, 绿光 GaP:N . . .。

8、#,&#,&#,&#, Si光敏光电管&#,&#,&#, 标准钨丝灯 ① 是蓝色InGaN/GaN发光二极管,发光谱峰λp = ~nm, ② 是绿色GaP:N的LED,发光谱峰λp = nm, ③ 是红色GaP:Zn-O的LED,发光谱峰λp = ~nm, ④ 是红外LED使用GaAs材料,发光谱峰λp = nm, 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?#29616;?#25104;的LED,?#21152;?#19968;个相对光强度最?#30475;Γ?#20809;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?#23613;?#21482;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?#38477;惴直?#23545;应λp-△λ,λp+△λ之间宽度叫谱线宽度,也称半功率宽?#28982;?#21322;高。

9、外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD(液晶显示)约-~-S,CRT,PDP,LED都达到-~-S(us级)。 ① 响应时间从使用角度来看,就是LED点亮与熄灭所?#26144;?#30340;时间,即图中tr ,tf 。图中t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%开始,一直到发光亮度达到正常?#26723;?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%所经历的时间。 不同材?#29616;?#24471;的LED响应时间各不相同,如GaAs,GaAsP,GaAlAs其响应时间<-S,GaP为- S。因此它们可用在~MHZ高频系统。 &#, &#, LED光学特性 发光二极管有红外(非可见)与可见光两个系?#23567;?/p>

10、发光二极管主要参数与特性 WWW.LEDZX.COM 发布日期:-- :: 信息来源:LED 发光二极管主要参数与特性 &#, LED是利用化合物材?#29616;?#25104;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。 &#, ,LED电学特性 .&#, 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?#20540;?#25509;触电阻,反之为高接触电阻。&#,&#,&#,&#,&#,&#, 如左图: () 正向死区:(图oa或oa′段)a点对于V 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。

11、不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。 .&#, C-V特性 鉴于LED的芯片有&#,mil (&#,um),&#,mil,&#,mil (&#,um),&#,mil (&#,um),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)。由MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。 . 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&#,IF LED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?#30452;?#20026;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)。 . 响应时间 响应时间表征某一显示器跟踪。

12、#,左右,大大提高了指向性。 ⑵ 当前几种常用封装的散射角(θ/角) 圆形LED:&#,&#,&#,&#, &#, . 发光峰值波长及其光谱分布 ⑴ LED发光强?#28982;?#20809;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 LED&#, 光谱分布曲线 &#, 蓝光InGaN/GaN&#,&#,&#, 绿光 GaP:N&#,&#,&#,&#,&#, 红光 GaP:Zn-O 红外GaAs&#,&#,&#,&。

13、目前单色LED的光通量最大约 lm,白光LED的F≈.~. lm(小芯片),对于mm&#,mm的功率级芯片制成白光LED,其F= lm。 . 发光效率和视觉灵敏度 ① LED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 = nm处有一个最大值 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=∫Pλdλ&#,&#, ,&#, F=∫KλPλdλ ③ 发光效率——量?#26377;?#29575;η=发射的光子数/pn结载流子数=(e/hcI)∫λPλdλ &#,若。

14、材料(环氧树脂n=.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=.~.的低熔点玻璃[成分As-S(Se)-Br(I)]且?#20154;?#24615;大的作封?#20445;?#21487;使红外GaAs,GaAsP,GaAlAs的LED效率提高~倍。 .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BO=IO/A,指定某方向上发光体表面亮度等于发光体表面?#31995;?#20301;投射面积在单位立体角内所辐射的光通量,单位为cd/m 或Nit。 若光源表面是理想漫反射面,亮度BO与方向无关为常数。晴朗的蓝天和荧光灯的表面亮度约为Nit(尼特),从地面看太阳表面亮度约为&#,Nit。 &#,LED亮度与外加电流密度有关,一般的LED,J。

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