LED发光二极管特性测试（二）-技术方案

精品文档-下载后可编辑LED发光二极管特性测试（二）-技术方案3测量结果与分析

3.1LED的伏安特性

通过图1测量了在常温下5种颜色LED的伏安特性曲线如图6所示。LED临界导通状态下的电压称为阈值电压，根据图7中的拟合公式算出拟合直线与横轴交点得到5种LED的正常电压，为后续测试的正常发光条件做准备。根据公式λ=[（hc）/e]Ud和上述数据，计算发光二极管的发光波长与理论主波长相吻合。由图6可知，开始时LED电流随电压变化几乎不变，大于阈值电压后，电流随电压以104~236mA/V的变化率呈线性增加，其中红色方形LED的增长快，而白色圆形LED的增长慢。5种LED的正常工作电压、阈值电压和发光波长如表1所示。表1显示除红色方形的LED以外，其他4种LED的正常电压、阈值电压大约分别在3V和2V;红色方形LED的发光波长长，其他4种LED发光波长均在500nm左右。

3.2LED的光强分布特性

LED的光强分布测试结果如图8所示。光强分布曲线能恰当地反映光源能量的空间分布状况。可以从光强空间分布确定5种LED的发光范围。实验所用照度表的传感器面积是9mm2,测试半径为8cm,通过计算所得数据与国际标准规定的测量LED的光强条件数据相吻合，即所测量的光源可近似为点光源。由测量结果可发现：方形LED更具有指向性；所有LED在其中央法线处的光强强。常用半值角描述LED发光分布特性，半值角θ越小所对应的指向性越强（见表2），这可为用户根据使用情况选择二极管提供参考。

3.3LED的光谱特性

利用TCS230颜色传感器在暗箱内进行光谱测量。本文采用的颜色传感器是将红、绿、蓝、透明4组滤光镜集成，通过光电二极管采集光强，由电路转换为脉冲输出。利用它测量了上述5种颜色LED的发光光谱，并将其测量结果与单色仪所测得的结果进行比较，判断颜色传感器测量的准确状况。单色仪和颜色传感器所测得光谱特性曲线如图9和10所示，用颜色传感器所测得的发光成分如图11所示。从测量结果可知，颜色传感器在480~635nm的工作范围内，与单色仪所测量结果基本一致。

峰值波长是描述光谱特性的重要参量。通过实验可知，红、蓝和绿LED的峰值波长在主波长的范围内，如表3所示。

3.4LED的光功率和电流关系

光功率是指人眼可以感受到的辐射功率，即LED轴向光强与正向注入电流I的关系特性。由于一个产品中往往要使用许多个LED,各LED的发光亮度必须相同或成一定比例后才能呈现均一的外观，所以测试该性能是非常必要的。实验中从LED刚开始发光起，逐渐增加电流，记录相应的光功率计的数值P,得到测试结果P-I关系如图12所示。由图可知，电流愈大，发光愈强。通过拟合，可以找到一组电流，能够使5种LED发光功率相同。

3.5LED发光效率和电流的关系

发光效率是指发光体受激发时将吸收能量转换为光能的能力，它是表征发光体功能的重要参量。实验测量了5种LED的光照度E.利用式子

算出光通量Φ。式中，S是照度表接受器的半球面积，n为LED的发光角度，经测量得到照度表半球面积与照度表接收器的距离d满足πd2=S.图13是计算原理图，再利用η=Φ/P（P=UI）算出发光效率η。拟合发光效率和电流的关系曲线如图14所示。由图14可知白方、绿方、白圆、红方和蓝方发光效率依次降低，即它们的电能转换为光能的能力依次降低。理论上可知这5种LED的发光效率都具有先增高后降低的趋势，由于电流的逐渐增加，注入发光区的电子非辐射复合的概率变大，所以导致发光效率减弱。

4结论

使用常规实验仪器，搭建了LED测试系统。该系统原理清晰，测量方法简单。可操作性强，测量范围大。实验测量的5种LED正常发光电压为1~4V,阈值电压为1.5~3V,发光波长与主波长一致；方形的LED较圆形更具有指向性；每种带有颜色的LED都非单一颜色的光，但它们的峰值波长和主波长相一致。测试结果表明，利用颜色传感器测试的