LED光电性能剖析.ppt

LED光电性能简介,测试站2008.10.20,LED工作原理,LED是lightemittingdiodes的英文缩写，中文为发光二极管发光二极管是少数载流子在P-N结区的注入和复合而产生发光的一种半导体光源,工作原理,当加上正向偏压时，在外电场的作用下，P区的空穴和N区的电子就向对方扩散动，构成少数载流子的注入，从而P-N结附近产生导带电子和价带空穴的复合。一个电子和一个空穴的每一次复合，将释放出与材料性质有关的一定复合能量，这个能量会与热能，光能或者部分热能和部分光能的形式辐射出来。,LED电性能,LED其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。,电性能,在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。N型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合，载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区。,电性能,P型半导体一边的空间电荷是负离子，N型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散，达到平衡。,电性能,在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，甚至消失，电流可以顺利通过。,电性能,如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是PN结的单向导性。,电性能,PN结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。,电性能,反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。,电性能,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。,LED光性能,在光学中，用来描述辐射能强度的量有两类：一类物理的,叫做辐射度学量,是用能量单位描述光辐射能的客观物理量另一类是生理的,叫做光度学量,是描述光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的强度,即光度学是具有标准人眼视觉特性的人所接收的辐射量的度量。,辐射能:辐射能是一种一电磁波的形式发射、传播或接收的能量。辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能辐射强度：点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射能量,光性能,光度学研究对可见光的能量的计算，它使用的参量称为光度量参量称为光度量。辐射度学适用于整个电磁波谱的能量计算，两套参量的名称,符号,定义式彼此对应,基本都相同，只是单位不同。光度学是辐射度学的一部分或特例。,光性能,辐射照度：辐射照度为投射在单位面积上的辐射通量辐射出射度：辐射出射度为扩展辐射源单位面积做辐射的通量（各方向通常为2立体角）辐射亮度：扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角、单位投影面积内发出的辐射通量,光性能,光度学中最基本的单位是发光强度单位坎德拉（Candela），记作cd其定义：发出频率为5401012Hz(对应在空气中555nm波长)的单色辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683Wsr-1时，在该方向上的发光光强为1cd。,光性能,光强度(LuminousIntensity)测量单位:坎德拉candela,或者烛光。通常，一个光源在各个方向上有着不同的照射强度。在特定方向角上发出的可见光的强度称之为光强度。光通量(LuminousFlux)光通量：发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（1sr）内发出的光通量，单位流明（lm）。总光通量用于测量一个非方向性的光源，在任意时刻,任意方向上输出可见光的总和.光照度：相当于lm的光通量均匀地照在1m2面积上所产生的光照度，单位勒克斯（lx）,光谱,光谱能量分布图和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。纵轴为相对能量,光谱,峰值波长p(Peak-emissionWavelength):光谱辐射功率最大值所对应的波长的值光谱半波宽(FullWidthHalfMaximumFWHM)峰值发射波长的辐射功率的值1/2所对应两波长的间隔所对应两波长的间隔.,光谱,主波长d(DominatingWavelength)光源的色度坐标与等能的白点连接的延长线在马蹄形色度图上的交点.,光谱,纯度Purity样品颜色接近主波长光谱色的程度就表示了该样品颜色的纯度。在CIE1931色度图上，在颜色主波长线上用参照光源色度点到样品色度点的距离与参照光源色度点到光谱色色度点的距离之比来表示纯度。,光谱,半值角1/2和视角：1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。中垂线（法线）坐标为相对发光强度（即