LED發(fā)光效率分析

1、n三、三、LED的特性與發(fā)光效率分析的特性與發(fā)光效率分析1Ai(mA)u(v)20-10-20-30246正向截止區(qū)正向截止區(qū)工作區(qū)工作區(qū)反向截止區(qū)反向截止區(qū)BCD反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū)8三、三、LED的特性與發(fā)光效率分析的特性與發(fā)光效率分析1.LED的伏安特性的伏安特性（1）正向特性）正向特性正向截止區(qū)正向截止區(qū)正向電流很小，正向電流很小，LED呈呈現(xiàn)很大的電阻，現(xiàn)很大的電阻，不發(fā)光。不發(fā)光。正向工作區(qū)正向工作區(qū)LED正向?qū)ú⒄驅(qū)úl(fā)亮發(fā)亮（2）反向特性）反向特性反向截止區(qū)反向截止區(qū)LED加上反向電壓時，呈現(xiàn)很大的電阻。加上反向電壓時，呈現(xiàn)很大的電阻。反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū)當反向電壓增加某

2、一數(shù)值時，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)當反向電壓增加某一數(shù)值時，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。象。LED的的UI特性具有非線性、整流性質(zhì)（單向?qū)匦跃哂蟹蔷€性、整流性質(zhì)（單向?qū)щ娦裕赐饧诱珘罕憩F(xiàn)低電阻，反之為高電性），即外加正偏壓表現(xiàn)低電阻，反之為高電阻。電阻。nLED光特性主要包括光通量和發(fā)光光特性主要包括光通量和發(fā)光效率、輻射通量和輻射效率、光強效率、輻射通量和輻射效率、光強和光強分布特性以及光譜參數(shù)等。和光強分布特性以及光譜參數(shù)等。2.LED光特性分析光特性分析n從測量的角度看，從測量的角度看，光通量的光通量的測試一般采測試一般采用用積分求法積分求法。在測得光通量之后，配合。在測得光通量之后，配合電參數(shù)測試儀可以測

3、得電參數(shù)測試儀可以測得LED的發(fā)光效率。的發(fā)光效率。而輻射通量和輻射效率的測試方法類似而輻射通量和輻射效率的測試方法類似于光通量和發(fā)光效率的測試。光強分布于光通量和發(fā)光效率的測試。光強分布由由探測器探測器測試，測試，光譜功率特性可由光譜光譜功率特性可由光譜功率分布表示。功率分布表示。3.LED的發(fā)光效率分析的發(fā)光效率分析影響發(fā)光效率主要因素有內(nèi)部量子效率與光提取效率。影響發(fā)光效率主要因素有內(nèi)部量子效率與光提取效率。內(nèi)部量子效率與組件本身特性如組件材料能帶、內(nèi)部量子效率與組件本身特性如組件材料能帶、缺陷、雜質(zhì)及組件缺陷、雜質(zhì)及組件外延組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。外延組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。影響影響LED光提取效

4、率因素包括光提取效率因素包括LED電特性、電特性、LED芯片取光效率、芯片取光效率、與與LED封裝效率。封裝效率。復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題1LED主要由主要由 、 、 、 、 五種物料所組成。五種物料所組成。2LED在正向?qū)〞r能發(fā)光，光的強弱與在正向?qū)〞r能發(fā)光，光的強弱與 有關(guān)，有關(guān)，光的顏色與光的顏色與 有關(guān)。有關(guān)。3LED的伏安特性具有的伏安特性具有 性、性、 性。性。4. 影響影響LED發(fā)光效率主要因素有發(fā)光效率主要因素有 效率與效率與 效率。效率。技能訓(xùn)練二技能訓(xùn)練二LED伏安特性的測試伏安特性的測試1.實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的（1）提高）提高LED伏安特性的感性認識，包括正伏安特性的感性認識

5、，包括正向電流、正向壓降、反向電流、向電流、正向壓降、反向電流、 反向壓降；反向壓降；（2）熟悉）熟悉LED的工作條件，正確、安全的使的工作條件，正確、安全的使用用LED；（3）通過電學(xué)特性的測量，認識）通過電學(xué)特性的測量，認識LED的發(fā)光的發(fā)光機理。機理。2.實訓(xùn)器材實訓(xùn)器材表表1-8 LED伏安特性測試實訓(xùn)器材伏安特性測試實訓(xùn)器材序號序號名名 稱稱型號與規(guī)格型號與規(guī)格數(shù)數(shù) 量量1 1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0 024V24V1 12 2萬用表萬用表FM-30FM-30或其他或其他1 13 3直流數(shù)字毫安表直流數(shù)字毫安表自選自選1 14 4直流數(shù)字電壓表直流數(shù)字電壓表自選自選1 15

6、 5可變電阻器可變電阻器1K/1W1K/1W1 16 6發(fā)光二極管發(fā)光二極管55，紅色，紅色1 17 7發(fā)光二極管發(fā)光二極管55，白色，白色1 18 8電阻器電阻器6806801 13.實訓(xùn)內(nèi)容與步驟實訓(xùn)內(nèi)容與步驟（1）正向特性曲線的測量）正向特性曲線的測量圖圖1-12 正向特性曲線測量電路正向特性曲線測量電路 被測器件用紅光被測器件用紅光LED，利用逐點測量法，利用逐點測量法，調(diào)節(jié)電位器改變輸入電壓，調(diào)節(jié)電位器改變輸入電壓Ui，從而給，從而給LED加上不同的電壓加上不同的電壓UF，測量不同電壓，測量不同電壓時，流過時，流過LED對應(yīng)的電流對應(yīng)的電流IF，將結(jié)果記入，將結(jié)果記入表表1-9中。中

7、。表表1-9 LED正向特性測量記錄正向特性測量記錄U UF F（V V）I IF F（mAmA） 將電源正負極互換如圖將電源正負極互換如圖1-13所示。測量所示。測量二極管兩端電壓二極管兩端電壓UF和對應(yīng)流過二極管的和對應(yīng)流過二極管的電流電流IF，將結(jié)果記入表，將結(jié)果記入表1-10中中 圖圖1-13 反向特性曲線測量電路反向特性曲線測量電路（2）反向特性曲線的測量）反向特性曲線的測量表表1-10 LED反向特性測量記錄反向特性測量記錄U UF F（V V）I IF F（mAmA）（3）根據(jù)上述測量的數(shù)據(jù)，逐點描繪出）根據(jù)上述測量的數(shù)據(jù)，逐點描繪出LED的伏安特性的伏安特性曲線。曲線。（4）將

8、被測器件換成白光）將被測器件換成白光LED，按上述步驟操作測量，記錄數(shù)據(jù)并，按上述步驟操作測量，記錄數(shù)據(jù)并繪制曲線。繪制曲線。4.注意事項注意事項（4）正確理解電表量程的變換及有效數(shù)字的讀）正確理解電表量程的變換及有效數(shù)字的讀取。取。（3）正向伏安特性的測量采用電流表外接，反）正向伏安特性的測量采用電流表外接，反向伏安特性的測量采用電流表內(nèi)接。向伏安特性的測量采用電流表內(nèi)接。（2）正確連接分壓電路及選擇滑動頭的初始位置。）正確連接分壓電路及選擇滑動頭的初始位置。（1）發(fā)光二極管是非線性元件，為了避免燒壞發(fā)光）發(fā)光二極管是非線性元件，為了避免燒壞發(fā)光二極管和儀表，對于紅光二極管和儀表，對于紅光L

9、ED要求要求測量時，從電流值為測量時，從電流值為7.00mA所對應(yīng)的電壓開始測量所對應(yīng)的電壓開始測量，然后降低電壓，測量每一點；，然后降低電壓，測量每一點；對于白光對于白光LED測量時，要求從電流值為測量時，要求從電流值為20.00mA所所對應(yīng)的電壓開始測量，然后降低電壓，對應(yīng)的電壓開始測量，然后降低電壓，測量每一點。測量每一點。5.問題討論問題討論（1）比較實驗中兩種二極管的特性曲線有何區(qū)別？）比較實驗中兩種二極管的特性曲線有何區(qū)別？（2）發(fā)光二極管正常工作的條件是什么？應(yīng)如何確定？）發(fā)光二極管正常工作的條件是什么？應(yīng)如何確定？（3）定性地分析對電表的接入所造成的誤差。）定性地分析對電表的接

10、入所造成的誤差。技能訓(xùn)練三技能訓(xùn)練三LED的電光轉(zhuǎn)換特性測試的電光轉(zhuǎn)換特性測試 1.實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的（1）了解）了解LED電流注入功率與輻射功率的關(guān)系及電流注入功率與輻射功率的關(guān)系及其測方法；其測方法；（2）了解）了解LED的輻射（發(fā)光）效率。的輻射（發(fā)光）效率。2.實訓(xùn)器材實訓(xùn)器材表表1-11 LED電光轉(zhuǎn)換特性測試實訓(xùn)器材電光轉(zhuǎn)換特性測試實訓(xùn)器材序號序號名名 稱稱型號與規(guī)格型號與規(guī)格數(shù)數(shù) 量量1 1光電特性綜合實驗光電特性綜合實驗系統(tǒng)系統(tǒng)CSY10E1 12 2萬用表萬用表FM-30FM-30或其它或其它1 13 3直流數(shù)字毫安表直流數(shù)字毫安表自選自選1 14 4直流數(shù)字電壓表直流數(shù)字電壓

11、表自選自選1 15 5可變電阻器可變電阻器1K/1W1K/1W1 16 6LEDLED55，紅色，紅色1 13.測量原理圖測量原理圖圖圖1-15 LED的的PI曲線測量電路曲線測量電路4.實訓(xùn)內(nèi)容與步驟實訓(xùn)內(nèi)容與步驟（1）將待測紅光）將待測紅光LED接入膠木模塊的插孔，模塊另一端的插頭插到控制面板接入膠木模塊的插孔，模塊另一端的插頭插到控制面板 “LED/LD驅(qū)動驅(qū)動”部分的部分的“正向電壓正向電壓”端口，將膠木模塊固定在轉(zhuǎn)臺導(dǎo)軌上。端口，將膠木模塊固定在轉(zhuǎn)臺導(dǎo)軌上?！半妷簻y量電壓測量”的正負端分別接到電壓表的的正負端分別接到電壓表的“20V+”和和“-”端，電壓表量程選擇端，電壓表量程選擇2

12、0V。 “電流測量電流測量”的正負端分別接到電流表的的正負端分別接到電流表的“200mA+” 和和“-”端，電流表量程選端，電流表量程選擇擇200mA。 將探測器固定在二維支架上，移動導(dǎo)軌上支架，使探測器離轉(zhuǎn)臺最近，將探測器固定在二維支架上，移動導(dǎo)軌上支架，使探測器離轉(zhuǎn)臺最近， 移動轉(zhuǎn)臺導(dǎo)軌上的膠木模塊，使移動轉(zhuǎn)臺導(dǎo)軌上的膠木模塊，使LED盡量靠近探測器探測器。盡量靠近探測器探測器。n（2） 打開打開“LED/LD驅(qū)動驅(qū)動”開關(guān)，緩慢增加開關(guān)，緩慢增加LED的正向電流，記下正向電壓、電流，的正向電流，記下正向電壓、電流，n 填入表填入表1-12中。通過計算機讀出相中。通過計算機讀出相應(yīng)的功率讀數(shù)，計算機軟件會顯示所得到應(yīng)的功率讀數(shù)，計算機軟件會顯示所得到的的n 數(shù)據(jù)和圖表。數(shù)據(jù)和圖表。探測器信號輸出的紅色插頭插入控制面板探測器信號輸出的紅色插頭插入控制面板“3”孔孔，黑色插頭插入，黑色插頭插入“2”孔，孔，“4”“5” 之間插入之間插入10K電阻。電阻。表表1-12 P-I特性測試記錄特性測試記錄序號序號LEDLED正向電流（正向電流（mAmA）LEDLED正向電壓（正向電壓（V V）輸出光功率（輸出光功率（W W）