LED主要参数以及特性 LED主要参数以及特性 PAGE PAGE7 LED主要参数以及特性 PAGE LED主要参数与特征 深圳led面板灯赛德利照明以为 led是利用化合物资料制作而成 pn结的光电器件。它具备 pn结 结型器件的电学特征：I-V特征、C-V特征和光学特征：光谱响应特征、发光光强指向特征、时间特征以及热学特征。本文将为你详尽介绍。 1、LED电学特征 I-V特征 表征LED芯片pn结制备性能主要参数。LED的I-V特征拥有非线性、整流性质：单导游电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。 I-V特征曲线 LED I-V特征曲线）正向死区：（图 oa或oa′段）a点关于V0为开启电压，当 V＜Va，外加电场 尚战胜许多因载流子扩散而形成势垒电场， 此时R很大；开启电压关于不一样 LED其值不一样， GaAs为1V，红色GaAsP为，GaP为，GaN为。 （2）正向工作区：电流 IF与外加电压呈指数关系： IF=IS(eqVF/KT –1) IS为反向饱和电流。 V＞0时，V＞VF的正向工作区 IF随VF指数上涨： IF=ISeqVF/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。当反向偏压向来增添使V＜-VR时，则出现IR忽然增添而出现击穿现象。因为所用化合 物资料种类不一样，各样 LED 的反向击穿电压 VR也不一样。 C-V特征 基于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特征呈二次函数关系（如图2）。由1MHZ沟通信号用C-V特征测试仪测得。 V-V特征曲线LEDC-V特征曲线 最大同意功耗 PFm 当流过LED的电流为 IF、管压降为 UF则功率耗费为 P=UF×IF.LED工作时，外加偏 压、偏流必定促进载流子复合发出光，还有一部分变成热，使结温高升。若结温为 Tj、外 部环境和温度为Ta，则当Tj＞Ta时，内部热量借助管座向外传热，闲逸热量（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追踪外面信息变化的快慢。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）。 图中  1.响应时间从使用角度来看，就是 t0值很小，可忽视。  LED  点亮与熄灭所延缓的时间，即图  3中  tr  、tf  。 V-V特征曲线 ②响应时间主要根据载流子寿命、 器件的结电容及电路阻抗。 LED 的点亮时间—— 上涨时间 tr是指接通电源使发光明度达到正常的 10%开始，向来到发光明度达到正常值的 90%所经历的时间。LED熄灭时间——降落时间tf是指正常发光减弱至本来的10%所经历的时间。 不一样资料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10-9S，GaP为10-7S。所以它们可用在10~100MHZ高频系统。 2、LED光学特征 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征。 发光法向光强及其角散布 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 大批应用要求 是圆柱、圆球封装，因为凸面镜的作用，故都拥有很强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。当偏离正法向不一样θ角度，光强也随之变化。发光强度跟着不一样封装形状而强度依靠角方向。 发光强度的角散布Iθ是描绘LED发光在空间各个方向上光强散布。它主要根据封装的工艺（包含支架、模粒头、环氧树脂中增添散射剂与否） ⑴为获取高指向性的角散布（如图 4） V-V特征曲线 LED管芯地点离模粒头远些； 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。 采纳上述举措可使LED2θ1/2=6°左右，极大的提升了指向性。 ⑵目前几种常用封装的散射角(2θ1/2角)圆形LED：5°、10°、30°、45°。 发光峰值波长及其光谱散布 LED发光强度或光功率输出跟着波长变化而不一样，绘成一条散布曲线——光谱散布曲线。当此曲线确立以后，器件的有关主波长、纯度等有关色度学参数亦随之而定。 LED 的光谱散布与制备所用化合物半导体种类、 性质及pn结构造（外延层厚度、混杂 杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式没关。 V-V特征曲线 LED光谱散布曲线.蓝光InGaN/GaN 2.绿光GaP：N 3.红光GaP：Zn-O 4.红外GaAs 光敏二极管 6.标准钨丝灯 图5绘出几种由不一样化合物半导体及混杂制得 LED 光谱响应曲线。此中 ①是蓝色InGaN/GaN 发光二极管，发光谱峰λ p=460～465nm； ②是绿色GaP:N的LED，发光谱峰λ p=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资料，发光谱峰λ p=910nm； ⑤是Si光电二极管，往常作光电接收用。 由图5可见，不论什么资料制作而成的 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λ p表示。只有单色光才有λ p波长。 ⑵谱线宽度：在 LED 谱线的峰值双侧±△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λ p-△λ，λp+△λ 之间宽度叫谱线宽度，也称半功率宽 度或半高宽度。半高宽度反应谱线宽窄，即 LED 单色性的参数， LED 半宽小于 40nm。 ⑶主波长：有的 LED 发光不但是单调色，即不但有一个峰值波长；甚至有多个峰值， 并不是单色光。为此描绘 LED 色度特征而引入主波长。主波长就是人眼所能察看到的，由 LED 发出主要单色光的波长。单色性越好，则λ p也就是主波长。如 GaP资料可发出多个 峰值波长，而主波长只有一个，它会跟着  LED  长久工作，结温高升而主波长倾向长波。 光通量 光通量F是表征LED 总光输出的辐射能量，它标记器件的性能好坏。 个方向发光的能量之和，它与工作电流直接有关。跟着电流增添， LED 可见光LED 的光通量单位为流明（ lm）。  F为LED向各光通量随之增大。 LED 向外辐射的功率——光通量与芯片资料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。 目前单色 LED 的光通量最大概 1lm，白光LED 的F≈lm（小芯片），关于 1mm的功率级芯片制成白光 LED，其F=18lm。  1mm× 发光效率和视觉敏捷度 ①LED效率有内部效率（pn结邻近由电能转变成光能的效率）与外面效率（辐射到外面的效率）。前者不过用来剖析和评论芯片好坏的特征。LED光电最重要的特征是用辐射出光能量（发光量）与输入电能之比，即发光效率。 ②视觉敏捷度是使用照明与光度学中一些参量。人的视觉敏捷度在λ 一个最大值 680lm/w，若视觉敏捷度记为 Kλ，则发光能量 P与可见光通量 P=∫Pλdλ；F=∫KλPλdλ  =555nm处有F之间关系为 ③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/P。 流明效率：LED的光通量F/外加耗电功率W=KηP 它是评论拥有外封装LED特征，LED的流明效率高指在相同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。 以以下出几种常有 LED 流明效率（可见光发光效率）： V-V特征曲线 质量优秀的 LED 要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外面效率要高。 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，η c为在势垒区少子与多子复合效率，η e为外面出光（光取 出效率）效率。 因为 LED 资料折射率很高η i≈。当芯片发出光在晶体资料与空气界面时（无环氧 封装）若垂直入射，被空气反射，反射率为（ n1-1）2/（n1+1），反射出的占 32%， 基于晶体自己对光有相当一部分的汲取， 于是大幅度的降低了外面出光效率。 为了逐步提升外 部出光效率ηe可采纳以下举措： ①用折射率较高的透明资料（环氧树脂   其实不理想）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汲取。  有人以前用  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效率提升4~6倍。 发光明度 亮度是LED发光性能又一重要参数，拥有很强方向性。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。 V-V  特征曲线 若光源表面是理想漫反射面，亮度BO与方向没关为常数。明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14×108Nit。 LED 亮度与外加电流密度有关，一般的 LED，JO（电流密度）增添 此外，亮度还与环境和温度有关，环境和温度高升，η c（复合效率）降落，  BOBO  也近似增大。减小。当环境 温度不变，电流增大足以惹起 pn结结温高升，温升后，亮度呈饱和状态。 寿命 老化：LED 发光明度跟着长时间工作而出现光强或光明度衰减现象。器件老化程度与 外加恒流源的大小有关，可描绘为 Bt=BOe-t/τ，Bt为t时间后的亮度， BO为初始亮度。 V-V  特征曲线 往常把亮度降到  Bt=1/2B0  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， 往常以计算求得寿命。 丈量方法：给 LED 通以必定恒流源，点燃 Bt=1000~10000，代入Bt=B0e-t/τ求出τ；再把  103~104小时后，先后测得Bt=1/2B0代入，可求出寿命t。  B0  ， LED  长久以来总以为LED寿命为开发应用，外国学者以为以  106小时，这是指单个 LED在IF=20mA LED的光衰减百分比数值作为寿命的依照。  下。跟着功率型 如  LED  的光衰减为本来  35%，寿命＞  6000h。 3、热学特征 mA  LED的光学参数与 pn 长时间连续点亮 LED  结结温有很大的关系。一般工作在小电流温升不显然。  IF＜10mA，或许  10~20 若环境和温度较高，阵、大显示屏的温升对  LEDLED  的主波长或λp就会向长波长漂移，BO也会降落，特别是点的靠谱性、稳固性影响应特意设计散射通风装置。 LED的主波长随温度关系可表示为： 由式可知，每当结温高升10℃，则波长向长波漂移1nm，且发光的平均性、一致性变差。这关于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集摆列以提升单位面积上的光强、光明度的设计特别应注意用散热好的灯具外壳或特意通用设施、保证LED长久工作。

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