LED 基础知识

.,基础培训,目录一、术语和定义二、led的测试三、光学基本知识,.,一、术语和定义,.,1.1发光二极管LED,除半导体激光器外，当电流激励时能发射光学辐射的半导体二极管。严格地讲，术语LED应该仅应用于发射可见光的二极管；发射近红外辐射的二极管叫红外发光二极管（IRED,InfraredEmittingDiode）；发射峰值波长在可见光短波限附近，由部份紫外辐射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯上把上述三种半导体二极管统称为发光二极管。,.,1.2光轴Opticalaxis,最大发光（或辐射）强度方向中心线。,.,1.3）正向电压VFForwardvoltage通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。1.4）反向电流IRReversecurrent加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。,.,1.5反向电压VRReversevoltage被测LED器件通过的反向电流为确定值时，在两极间所产生的电压降。1.6光通量vLuminousflux通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的光通量。1.7辐射功率eRadiantpower通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的辐射功率。1.8发光（或辐射）强度IvLuminous（orRadiant）intensity光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为Iv=d/d。,.,1.9发光（或辐射）强度IvLuminous（orRadiant）intensity光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为Iv=d/d。1.10半强度角1/2Half-intensityangle在发光（或辐射）强度分布图形中，发光（或辐射）强度大于最大强度一半构成的角度（见图2）。,.,1.11光谱特性1.11.1峰值发射波长pPeak-emissionwavelength光谱辐射功率最大的波长。1.11.2光谱辐射带宽Spectralradiationbandwith光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔。,.,二、led的测试,.,.,.,点测机按键说明,LOAD使Chuck到Load的位置方便上下晶片VACCUM控制真空CENTER由Load的位置到CCD位置，或可往返CCD与点测中心相对位置C.SET(Chuckset)CCD聚焦高度或针点高度THETA+位置转盘调整Chuck角度使晶片平行THETA+2.PT2点定一直线，找到晶片一切割道设A点用摇杆移动晶片并在同一切割道设B点按SETChuck会自动调整角度C.U/D(Chuckupanddown)Chuck从Base上升到Contact位置使晶片与针接触C.U/D+C.ADJ+位置转盘调整Chuck高度每格10um顺时针上升逆时针下降START开始测试CHECK暂停ABORT取消INDEX步进,.,三、光学基本知识,.,一、光是什么人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象开始的。首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不同物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本身发光，要么反射来自其它地方的光。除此之外，光还能使物体发热，即光具有能量。人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。为了解释这些现象，人们通过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元前400多年(先秦时代)，中国的墨经中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜物和像的关系.在不断积累的基础上逐渐形成了对光学的研究。,光的现象(投影),光的现象(小孔成像),.,光学的基本概念光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics(光学)这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。任何一门物理学科，都必须解决研究对象的两个问题：是什么？怎么样？研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的认识也是不同的。,.,光学发展的历史光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到自墨经开始2000多年前。公元11世纪阿拉伯人伊本海赛木发明透镜。17世纪上半叶，斯涅耳和笛卡尔将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成各种颜色同时，根据光的直线传播性，他认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的”。在18世纪，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。在20世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性微粒性。人们在深入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，愛因斯坦是其中的代表性人物。,.,光的本质和特性光是电磁波中的可见光部分光具有波粒二象性光在匀质物体中沿直线传播，其振动方向与传播方向垂直，在空气中光的传播速度约为30万公里每秒光波的两个相邻波峰或波谷间的距离为波长，其单位是纳米(1m=103mm=106um=109nm=1010埃)可见光波长范围从390nm的紫色光到770nm的红色光,.,电磁波谱,线频率v与波长l的关系:,-真空中的光速,可见光谱,.,光具有波粒二象性,光的反射与折射(微粒性),反射,折射,.,光的干涉与衍射(波动性),光具有波粒二象性,.,波动性粒子性,光具有波粒二象性,.,光学研究分类我们通常把光学分成几何光学、物理光学、量子光学及现代光学：一、几何光学：以光的直线传播规律为基础，主要研究各种成像光学仪器的理论。二、物理光学：研究光的电磁理论和传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。所以也称为波动光学。三、量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作用的规律，如光电效应的研究。四、现代光学：以激光问世为标志，与许多科学技术领域紧密结合，派生了许多新的分支学科。,.,几何光学的基本定律1、光的直线传播定律、光的反射定律、光的折射定律4、光的可逆性,.,几何光学基本定律,1）.光的直线传播(rectilinearpropagation)定律:,光在均匀媒质中沿直线传播。,现象：,(1)投影(shadow);,(2)针孔成像(pinholeimaging),.,几何光学基本定律,2）光的反射(reflection)定律,定律：光在遇到物体时会反射,反射角等于入射角.,应用举例:镜子、潜望镜,.,反射定律的讨论：,反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关反射面可以是任意形状，光滑或粗糙；反射的应用-反射棱镜；,角锥棱镜(Cornerprism):,反向作用,.,后反射直角棱镜,光线进入棱镜,依次经三直角面反射后,出射光线与入射光线反向平行,后反射镜又称四面直角体,空间一定范围的光线,依次经三个相互垂直的平面反射后,出射光线的方向与入射光线的方向相反.这种棱镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在激光测距中把它当作被测目标的反射器,不仅减少能量损失,而且减少了瞄准调整的困难;在高速公路上,这样的四面体常用来作“无源路灯”.,.,五角棱镜,直角棱镜：,对着光看，反射后图像上下方位对调,.,借助光在棱镜中的全反射，改变光进行的方向.棱镜被广泛应用在各种光学仪器中和各种实验光路中.由于全反射时光能量能完全返回原介质,所以它比镀铝或镀其他介质膜的反射镜更优越,后者的反射面上对光能量有一定的吸收.,.,组合波罗棱镜，望远镜正像系统,使像面旋转1800,下页,上页,.,Dove棱镜-(图像上下方位对调),.,3）光的折射(refraction)定律,两种媒质n1和n2，入射光线从媒质1射到分界面上。,入射面：由入射光线与法线构成的平面,定律：1）反射线和折射线在入射面内2）（Snellslaw）；,折射.swf,几何光学基本定律,.,折射定律的讨论：,光密媒质（densermedium）-折射率大的媒质；,光疏媒质（rarermedium）-折射率小的媒质；,定义：,（1）光从光疏进入光密时：,由,.,(2)光从光密进入光疏时：,时,-临界角（criticalangle）,当i1临界角ic时，,发生全内反射（totalinternalreflection）,.,(3)全反射的应用全反射棱镜和光纤（opticalfiber）,.,棱镜与色散（Dispersion）,介质的折射率:,不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度v不同,因为,不同波长光的折射率不同,色散,一束白光入射时，不同波长的折射角不同,折射定律的讨论：,.,折射定律的讨论:,平行的日光光束经三棱棱折射后，因对玻璃折射率不同而分散成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色光的现象称光之色散。红光经棱镜，偏向最小,其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。,棱镜与色散（Dispersion）,牛顿的色散实验,.,折射定律的讨论:,自然界的色散现象,彩虹,.,光的颜色1、光是由7种颜色的波组成的,.,光的颜色1、人眼的视觉解析（三原色）在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由可見光波波长和频率，而人的眼睛之所以对色彩有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是由两种不同的细胞所组成：柱状-ROD细胞负责感光，锥状cone细胞负责感色。其中锥状细胞有3种不同受体，即对红色（R）、绿色（G）和蓝(B）色敏感。后來，這三色被定义为三原色。,.,光的颜色1、人眼的视觉解析（三原色）视网膜细胞结构,.,光的颜色颜色的表示方法（色度图）、色调、饱和度、明亮度,.,色温的概念，由19世级英国物理学家威廉汤姆逊凯尔文（WilliamThomsonBaronKelvin1824-1907）制定，方法为量测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈现出的颜色。此一概念的想法是热量（能量）以光的形式释放出来时，不同温度高低将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对应的，因此色温亦以凯尔文(K)为单位表示绝对温度高低。例子:在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中逐渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变成青蓝色（此所谓：炉火纯青）。色温的应用在日常生活中是很广泛的，如日光灯与钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影中，色温也是需要经常需要了解和注意的概念。,光的颜色色温,.,4）光的可逆性,在反射和入射定律中，光线如果沿反射和折射方向反向入射时，则相应的反射和折射光将沿原来的入射光的方向逆向返回,既光路是可逆的。,几何光学基本定律,.,透镜成像原理凸透镜和凹透镜,中间比边缘后的透镜称为凸透镜，凸透镜对光线有汇聚作用。,中间比边缘薄的透镜称为凹透镜，凹透镜对光线有发散作用。,.,透镜成像原理凸透镜和凹透镜,凸透镜（会聚光）,凹透镜（发散光）,.,透镜成像原理实像和虚象,当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。如投影。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到），是虚像。如镜像。,.,透镜成像原理凸透镜,凸透镜对光线有汇聚作用。凸透镜能使平行光汇聚在一点，这个点叫做焦点（focus）。焦点到透镜中心的距离f叫做焦距（focallength）。物体到透镜中心的距离简称为物距u。像到透镜中心的距离间称为像距v。,.,