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LED光学特性和热学特性分析

2011-12-05 09:13
龙凰
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  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:光谱回应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。

  LED光学特性

  发光二极体有红外(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。

  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。发光强度的角分佈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)

  发光峰值波长及其光谱分布

  LED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。

  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。

  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。

  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。

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