LED的特性参数

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led的特性
1．极限参数的意义
（1）允许功耗pm:允许加于led两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，led发热、损坏。
（2）最大正向直流电流ifm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压vrm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义
（1）光谱分布和峰值波长：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。


由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
（2）发光强度iv：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）w/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般led的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。
（3）光谱半宽度δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.
（4）半值角θ1/2和视角：θ1/2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。
半值角的2倍为视角（或称半功率角）。


图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）ao的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上南喽苑⒐馇慷任?，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。
（5）正向工作电流if：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择if在0.6·ifm以下。
（6）正向工作电压vf：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在if=20ma时测得的。发光二极管正向工作电压vf在1.4～3v。在外界温度升高时，vf将下降。
（7）v-i特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。


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。正向的发光管反向漏电流ir<10μa以下。

LED的特性参数 3.1LED的效率[2] 3.1.1用于非显示的LED 用于非显示时，使用功率效率ηp与光学效率ηo。 1.功率效率ηp：即将输入的电功率Pi转换成辐射的功率Pe的效率。即 ηp=Pe/Pi×100% (3-1) 要提高ηp，就是要提高在一定电功率输入下的辐射功率输出，也就是减小器件的无用电功率损耗。如作好欧姆接触以减小焦耳热的损耗功率等。 2.光学效率ηo：即外量子效率ηqe与内量子效率ηqi的比。即 ηo=ηqe/ηqi (3-2) 光学效率可用来比较外量子效率的相对大小。所谓量子效率是指注入载流子复合而产生的光量子的效率。但由于内吸收和外反射等原因，使得产生的光量子效率等于辐射复合所产生的光子数N1T与激发时注入的电子空穴对数G之比。即 ηqi=N 1T/G (3-3) 由于半导体材料的折射率较高，反射和吸收的损失很大，所以辐射复合所产生的光量子不能全部射出器件之外。外量子效率是射出的光子数NT与注入的电子空穴对数G之比。即 ηqe=NT/G (3-4) 3.1.2用于显示的LED 用于显示的LED，有实际意义的是流明效率ηL（光度效率或发光效率）。即用人眼衡量的效率，它表示消耗单位电功率Pi所得到的光通量F。即 ηL=F/Pi(lm/W) (3-5) ηL=ηp•ηb (3-6) 而 式中，ηb为照明功率，它是辐射功率转换成光通量的效率。即 ηb=F/Pe(lm/W) (3-7) 显然，提高ηL的方法就是提高ηp和ηb。即使发射光谱与视见函数有最大的重迭。 3.2发光光谱 发光光谱是指发光的相对强度（或能量）随波长（或频率）变化的分布曲线。[3]它直接决定着LED的发光颜色并影响它的流明效率。发射光谱的形成是由材料的种类、性质以及发光中心的结构决定的，而与器件的几何形状和封装方式无关。描述光谱分布的两个主要参量是它的峰值波长和半强度宽度（称为半宽度）。 对于辐射跃迁所发射的光子，其波长λ与跃迁前后的能量差ΔE之间的关系为 λ=hc/ΔE。对于发光二极管，复合跃迁前后的能量差大体就是材料的禁带宽度决定的。对大多数半导体材料来讲，由于折射率较大，在发射逸出半导体之前，可能在样品内已经过了多次反射。因为段波光比长波光更容易被吸收，所以峰值波长相应的光子能量比禁带宽度小些。例如GaAs的峰值波长出现在1.1eV，比室温下的禁带宽度少0.3eV。图3-1给出了GaAs0.6P0.4和的发射光谱。当GaAs1–xPx中的x值不同时，峰值波长在620～680nm之间变化，谱线半宽度大致为20～30nm。GaP发光的峰值波长在700nm附近，半宽度大约为100nm。 图3-1 GaAs0.6P0.4与GaP的发光光谱 峰值光子的能量还与温度有关，它随温度的增长而减少。在结温上升时，谱带波长以0.2～0.3nm/℃的比例向长波方向移动 3.3伏安特性 LED的伏安特性如图3-2所示,它与普通二极管的伏安特性大致相同。电压小于开启点的电压值时无电流e69da5e887aae799bee5baa631333238653330，电压一超过开启点就显示出欧姆导通特性。[4]这时正向电流与电压的关系为 i =i0exp(eV/mkT) (3-8) 式中，m为复合因子。在宽禁带半导体中，当电流i＜0.1mA时，通过结内深能级进行复合的空间复合电流起支配作用，这时m =2。电流增大后，扩散电流占优势时，m =1。因而实际测得的m值大小可以标志器件发光特性的好坏。 反向击穿电压一般在-1.5V以上。 图3-2 发光二极管的伏安特性曲线 3.4发光亮度与电流的关系[2] LED的发光亮度B是单位面积发光强度的量度。在辐射发光发生在P区的情况下，发光亮度B与电子扩散电流idn之间有如下关系： B ∝idnτ/eτR (3-9) 式中，τ是载流子辐射复合寿命τR和非辐射寿命τNR的函数。 图3-3 GaAs1–xPx、Ga1-xAlxAs和GaP发光二极管的亮度与电流密度的关系 图3-3给出了GaAs1–xPx、Ga1-xAlxAs和GaP（绿）发光二极管的亮度与电流密度的关系。这些亮度随电流密度近似成正比增加而不易饱和的管子，适合于在脉冲下使用。因为脉冲状态工作不易发热，在平均电流与直流电流相等的情况下可以得到更高的亮度。 3.5LED的寿命 LED的寿命定义为亮度降低到原有亮度的一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很长，在电流密度小于1A/cm2时，一般可达106h，最长可达109h。随着工作时间的加长，亮度下降的现象叫老化。老化的快慢与工作电流密度有关。随着电流密度的加大。老化变快，寿命变短。 3.6响应时间 在快速显示时，标志器件对信息反应速度的物理量叫响应时间，即指器件启亮（上升）与熄灭（率减）时间的延迟。实验证明，二极管的上升时间随电流的增加而近似呈指数衰减。它的响应时间一般都很短，如GaAs1–xPx仅为几个ns,Gap约为100ns。在用脉冲电流驱动二极管时，脉冲的间隔和占空因数必须在器件响应时间所许可的范围内。