LED发光效率分析综述

1、n三、三、LED的特性与发光效率分析的特性与发光效率分析1Ai(mA)u(v)20-10-20-30246正向截止区正向截止区工作区工作区反向截止区反向截止区BCD反向击穿区反向击穿区8三、三、LED的特性与发光效率分析的特性与发光效率分析1.LED的伏安特性的伏安特性（1）正向特性）正向特性正向截止区正向截止区正向电流很小，正向电流很小，LED呈呈现很大的电阻，现很大的电阻，不发光。不发光。正向工作区正向工作区LED正向导通并正向导通并发亮发亮（2）反向特性）反向特性反向截止区反向截止区LED加上反向电压时，呈现很大的电阻。加上反向电压时，呈现很大的电阻。反向击穿区反向击穿区当反向电压增加某

2、一数值时，出现击穿现当反向电压增加某一数值时，出现击穿现象。象。LED的的UI特性具有非线性、整流性质（单向导特性具有非线性、整流性质（单向导电性），即外加正偏压表现低电阻，反之为高电性），即外加正偏压表现低电阻，反之为高电阻。电阻。nLED光特性主要包括光通量和发光光特性主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性以及光谱参数等。和光强分布特性以及光谱参数等。2.LED光特性分析光特性分析n从测量的角度看，从测量的角度看，光通量的光通量的测试一般采测试一般采用用积分求法积分求法。在测得光通量之后，配合。在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测

3、得电参数测试仪可以测得LED的发光效率。的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。光强分布于光通量和发光效率的测试。光强分布由由探测器探测器测试，测试，光谱功率特性可由光谱光谱功率特性可由光谱功率分布表示。功率分布表示。3.LED的发光效率分析的发光效率分析影响发光效率主要因素有内部量子效率与光提取效率。影响发光效率主要因素有内部量子效率与光提取效率。内部量子效率与组件本身特性如组件材料能带、内部量子效率与组件本身特性如组件材料能带、缺陷、杂质及组件缺陷、杂质及组件外延组成及结构等相关。外延组成及结构等相关。影响影响LED光提取效

4、率因素包括光提取效率因素包括LED电特性、电特性、LED芯片取光效率、芯片取光效率、与与LED封装效率。封装效率。复习思考题复习思考题1LED主要由主要由 、 、 、 、 五种物料所组成。五种物料所组成。2LED在正向导通时能发光，光的强弱与在正向导通时能发光，光的强弱与 有关，有关，光的颜色与光的颜色与 有关。有关。3LED的伏安特性具有的伏安特性具有 性、性、 性。性。4. 影响影响LED发光效率主要因素有发光效率主要因素有 效率与效率与 效率。效率。技能训练二技能训练二LED伏安特性的测试伏安特性的测试1.实训目的实训目的（1）提高）提高LED伏安特性的感性认识，包括正伏安特性的感性认识

5、，包括正向电流、正向压降、反向电流、向电流、正向压降、反向电流、 反向压降；反向压降；（2）熟悉）熟悉LED的工作条件，正确、安全的使的工作条件，正确、安全的使用用LED；（3）通过电学特性的测量，认识）通过电学特性的测量，认识LED的发光的发光机理。机理。2.实训器材实训器材表表1-8 LED伏安特性测试实训器材伏安特性测试实训器材序号序号名名 称称型号与规格型号与规格数数 量量1 1可调直流稳压电源可调直流稳压电源0 024V24V1 12 2万用表万用表FM-30FM-30或其他或其他1 13 3直流数字毫安表直流数字毫安表自选自选1 14 4直流数字电压表直流数字电压表自选自选1 15

6、 5可变电阻器可变电阻器1K/1W1K/1W1 16 6发光二极管发光二极管55，红色，红色1 17 7发光二极管发光二极管55，白色，白色1 18 8电阻器电阻器6806801 13.实训内容与步骤实训内容与步骤（1）正向特性曲线的测量）正向特性曲线的测量图图1-12 正向特性曲线测量电路正向特性曲线测量电路 被测器件用红光被测器件用红光LED，利用逐点测量法，利用逐点测量法，调节电位器改变输入电压，调节电位器改变输入电压Ui，从而给，从而给LED加上不同的电压加上不同的电压UF，测量不同电压，测量不同电压时，流过时，流过LED对应的电流对应的电流IF，将结果记入，将结果记入表表1-9中。中

7、。表表1-9 LED正向特性测量记录正向特性测量记录U UF F（V V）I IF F（mAmA） 将电源正负极互换如图将电源正负极互换如图1-13所示。测量所示。测量二极管两端电压二极管两端电压UF和对应流过二极管的和对应流过二极管的电流电流IF，将结果记入表，将结果记入表1-10中中 图图1-13 反向特性曲线测量电路反向特性曲线测量电路（2）反向特性曲线的测量）反向特性曲线的测量表表1-10 LED反向特性测量记录反向特性测量记录U UF F（V V）I IF F（mAmA）（3）根据上述测量的数据，逐点描绘出）根据上述测量的数据，逐点描绘出LED的伏安特性的伏安特性曲线。曲线。（4）将

8、被测器件换成白光）将被测器件换成白光LED，按上述步骤操作测量，记录数据并，按上述步骤操作测量，记录数据并绘制曲线。绘制曲线。4.注意事项注意事项（4）正确理解电表量程的变换及有效数字的读）正确理解电表量程的变换及有效数字的读取。取。（3）正向伏安特性的测量采用电流表外接，反）正向伏安特性的测量采用电流表外接，反向伏安特性的测量采用电流表内接。向伏安特性的测量采用电流表内接。（2）正确连接分压电路及选择滑动头的初始位置。）正确连接分压电路及选择滑动头的初始位置。（1）发光二极管是非线性元件，为了避免烧坏发光）发光二极管是非线性元件，为了避免烧坏发光二极管和仪表，对于红光二极管和仪表，对于红光L

9、ED要求要求测量时，从电流值为测量时，从电流值为7.00mA所对应的电压开始测量所对应的电压开始测量，然后降低电压，测量每一点；，然后降低电压，测量每一点；对于白光对于白光LED测量时，要求从电流值为测量时，要求从电流值为20.00mA所所对应的电压开始测量，然后降低电压，对应的电压开始测量，然后降低电压，测量每一点。测量每一点。5.问题讨论问题讨论（1）比较实验中两种二极管的特性曲线有何区别？）比较实验中两种二极管的特性曲线有何区别？（2）发光二极管正常工作的条件是什么？应如何确定？）发光二极管正常工作的条件是什么？应如何确定？（3）定性地分析对电表的接入所造成的误差。）定性地分析对电表的接

10、入所造成的误差。技能训练三技能训练三LED的电光转换特性测试的电光转换特性测试 1.实训目的实训目的（1）了解）了解LED电流注入功率与辐射功率的关系及电流注入功率与辐射功率的关系及其测方法；其测方法；（2）了解）了解LED的辐射（发光）效率。的辐射（发光）效率。2.实训器材实训器材表表1-11 LED电光转换特性测试实训器材电光转换特性测试实训器材序号序号名名 称称型号与规格型号与规格数数 量量1 1光电特性综合实验光电特性综合实验系统系统CSY10E1 12 2万用表万用表FM-30FM-30或其它或其它1 13 3直流数字毫安表直流数字毫安表自选自选1 14 4直流数字电压表直流数字电压

11、表自选自选1 15 5可变电阻器可变电阻器1K/1W1K/1W1 16 6LEDLED55，红色，红色1 13.测量原理图测量原理图图图1-15 LED的的PI曲线测量电路曲线测量电路4.实训内容与步骤实训内容与步骤（1）将待测红光）将待测红光LED接入胶木模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板接入胶木模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板 “LED/LD驱动驱动”部分的部分的“正向电压正向电压”端口，将胶木模块固定在转台导轨上。端口，将胶木模块固定在转台导轨上。“电压测量电压测量”的正负端分别接到电压表的的正负端分别接到电压表的“20V+”和和“-”端，电压表量程选择端，电压表量程选择2

12、0V。 “电流测量电流测量”的正负端分别接到电流表的的正负端分别接到电流表的“200mA+” 和和“-”端，电流表量程选端，电流表量程选择择200mA。 将探测器固定在二维支架上，移动导轨上支架，使探测器离转台最近，将探测器固定在二维支架上，移动导轨上支架，使探测器离转台最近， 移动转台导轨上的胶木模块，使移动转台导轨上的胶木模块，使LED尽量靠近探测器探测器。尽量靠近探测器探测器。n（2） 打开打开“LED/LD驱动驱动”开关，缓慢增加开关，缓慢增加LED的正向电流，记下正向电压、电流，的正向电流，记下正向电压、电流，n 填入表填入表1-12中。通过计算机读出相中。通过计算机读出相应的功率读数，计算机软件会显示所得到应的功率读数，计算机软件会显示所得到的的n 数据和图表。数据和图表。探测器信号输出的红色插头插入控制面板探测器信号输出的红色插头插入控制面板“3”孔孔，黑色插头插入，黑色插头插入“2”孔，孔，“4”“5” 之间插入之间插入10K电阻。电阻。表表1-12 P-I特性测试记录特性测试记录序号序号LEDLED正向电流（正向电流（mAmA）LEDLED正向电压（正向电压（V V）输出光功率（输出光功率（W W）