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LED主要参数与特性led面板灯赛德利照明认为led是利用化合物材料制成pn结的光电器件它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以与热学特性本文将为你详细介绍　　1、LED电学特性　　1.1 I-V特性　　表征LED芯片pn结制备性能主要参数LED的I-V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接触电阻，反之为高接触电阻I-V特性曲线图1 LED I-V特性曲线　　如图1：　　〔1〕 正向死区：〔图oa 或oa′段〕a点对于V0 为开启电压，当V＜Va，外加电场尚克制不少因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs 为1V，红色GaAsP 为1.2V，GaP 为1.8V，GaN 为2.5V　　〔2〕正向工作区：电流IF 与外加电压呈指数关系：IF = IS (e qVF/KT –1) IS为反向饱和电流V＞0 时，V＞VF 的正向工作区IF 随VF 指数上升：IF = IS e qVF/KT　　〔3〕反向死区 ：V＜0 时pn 结加反偏压V= - VR 时，反向漏电流IR〔V= -5V〕时，GaP 为0V，GaN 为10uA。

　　〔4〕反向击穿区 V＜- VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR 为反向漏电流当反向偏压一直增加使V＜- VR 时，那么出现IR 突然增加而出现击穿现象由于所用化合物材料种类不同，各种LED 的反向击穿电压VR 也不同 1.2 C-V特性　　鉴于LED 的芯片有9×9mil (250×250um)，10×10mil，11×11mil (280×280um)，12×12mil (300×300um)，故pn 结面积大小不一，使其结电容〔零偏压〕C≈n+pf左右C-V 特性呈二次函数关系〔如图2〕由1MHZ 交流信号用C-V 特性测试仪测得V-V特性曲线图2 LED C-V特性曲线　　1.3 最大允许功耗PFm　　当流过LED的电流为IF、管压降为UF 那么功率消耗为P=UF×IF. LED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一局部变为热，使结温升高假设结温为Tj、外部环境温度为Ta，那么当Tj＞Ta 时，部热量借助管座向外传热，散逸热量〔功率〕，可表示为P = KT〔Tj – Ta〕　　1.4 响应时间　　响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。

现有几种显示LCD〔液晶显示〕约10-3~10-5S，CRT、PDP、LED 都到达10-6~10-7S〔us 级〕　　1.响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图3中tr 、tf 图中t0 值很小，可忽略V-V特性曲线图3② 响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容与电路阻抗LED 的点亮时间——上升时间tr 是指接通电源使发光亮度到达正常的10%开场，一直到发光亮度到达正常值的90%所经历的时间LED 熄灭时间——下降时间tf 是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间　　不同材料制得的LED 响应时间各不一样；如GaAs、GaAsP、GaAlAs 其响应时间＜10-9S，GaP 为10-7 S因此它们可用在10~100MHZ 高频系统　　2、LED光学特性　　发光二极管有红外〔非可见〕与可见光两个系列，前者可用辐射度，后者可用光度学来量度其光学特性　　2.1 发光法向光强与其角分布Iθ°当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向θ是描述LED发光在空间各个方向上光强分布它主要取决于封装的工艺〔包括支架、模粒头、环氧树脂中添加散射剂与否〕⑴ 为获得高指向性的角分布〔如图4〕V-V特性曲线图4① LED 管芯位置离模粒头远些；② 使用圆锥状〔子弹头〕的模粒头；③ 封装的环氧树脂中勿加散射剂。

　　采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性⑵ 当前几种常用封装的散射角(2θ1/2 角)圆形LED：5°、10°、30°、45° 2.2 发光峰值波长与其光谱分布⑴ LED 发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线——光谱分布曲线当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定　　LED 的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质与pn结结构〔外延层厚度、掺杂杂质〕等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关V-V特性曲线 图5 LED光谱分布曲线1.蓝光InGaN/GaN 2.绿光GaP：N 3.红光GaP：Zn-O4.红外GaAs 5.Si 光敏二极管 6.标准钨丝灯　　图5绘出几种由不同化合物半导体与掺杂制得LED 光谱响应曲线其中① 是蓝色InGaN/GaN 发光二极管，发光谱峰λp = 460～465nm；② 是绿色GaP:N 的LED，发光谱峰λp = 550nm；③ 是红色GaP:Zn-O 的LED，发光谱峰λp = 680～700nm；④ 是红外LED 使用GaAs 材料，发光谱峰λp = 910nm；⑤ 是Si 光电二极管，通常作光电接收用。

由图5可见，无论什么材料制成的LED，都有一个相对光强度最强处〔光输出最大〕，与之相对应有一个波长，此波长叫峰值波长，用λp表示只有单色光才有λp波长⑵ 谱线宽度：在LED 谱线的峰值两侧±△λ处，存在两个光强等于峰值〔最大光强度〕一半的点，此两点分别对应λp-△λ，λp+△λ 之间宽度叫谱线宽度，也称半功率宽度或半高宽度半高宽度反映谱线宽窄，即LED 单色性的参数，LED 半宽小于40 nm⑶ 主波长：有的LED 发光不单是单一色，即不仅有一个峰值波长；甚至有多个峰值，并非单色光为此描述LED 色度特性而引入主波长主波长就是人眼所能观察到的，由LED 发出主要单色光的波长单色性越好，那么λp也就是主波长如GaP 材料可发出多个峰值波长，而主波长只有一个，它会随着LED 长期工作，结温升高而主波长偏向长波　　2.3 光通量　　光通量F是表征LED 总光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣F为LED 向各个方向发光的能量之和，它与工作电流直接有关随着电流增加，LED 光通量随之增大可见光LED 的光通量单位为流明〔lm〕　　LED向外辐射的功率——光通量与芯片材料、封装工艺水平与外加恒流源大小有关。

目前单色LED 的光通量最大约1 lm，白光LED 的F≈1.5~1.8 lm〔小芯片〕，对于1mm×1mm的功率级芯片制成白光LED，其F=18 lm　　2.4 发光效率和视觉灵敏度① LED效率有部效率〔pn结附近由电能转化成光能的效率〕与外部效率〔辐射到外部的效率〕前者只是用来分析和评价芯片优劣的特性LED光电最重要的特性是用辐射出光能量〔发光量〕与输入电能之比，即发光效率② 视觉灵敏度是使用照明与光度学中一些参量人的视觉灵敏度在λ = 555nm 处有一个最大值680 lm/w，假设视觉灵敏度记为Kλ，那么发光能量P 与可见光通量F 之间关系为P=∫Pλdλ ； F=∫KλPλdλ③ 发光效率——量子效率η=发射的光子数/pn 结载流子数=〔e/hcI〕∫λPλdλ假设输入能量为W=UI，那么发光能量效率ηP=P/W 假设光子能量hc=ev，那么η≈ηP，那么总光通F=〔F/P〕P=KηPW 式中K= F/P④ 流明效率：LED 的光通量F/外加耗电功率W=KηP 它是评价具有外封装LED 特性，LED 的流明效率高指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大，故也叫可见光发光效率。

　　以以下出几种常见LED 流明效率〔可见光发光效率〕：V-V特性曲线　品质优良的LED 要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高事实上，LED 向外发光仅是部发光的一局部，总的发光效率应为η=ηiηcηe，式中ηi 向为p、n 结区少子注入效率，ηc 为在势垒区少子与多子复合效率，ηe 为外部出光〔光取出效率〕效率　　由于LED 材料折射率很高ηi≈3.6当芯片发出光在晶体材料与空气界面时〔无环氧封装〕假设垂直入射，被空气反射，反射率为〔n1-1〕2/〔n1+1〕2=0.32，反射出的占32%，鉴于晶体本身对光有相当一局部的吸收，于是大大降低了外部出光效率为了进一步提高外部出光效率ηe 可采取以下措施：① 用折射率较高的透明材料〔环氧树脂n=1.55 并不理想〕覆盖在芯片外表；② 把芯片晶体外表加工成半球形；③ 用Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体光吸收有人曾经用n=2.4~2.6的低熔点玻璃[成分As-S(Se)-Br(I)]且热塑性大的作封帽，可使红外GaAs、GaAsP、GaAlAs 的LED 效率提高4~6倍　　2.5 发光亮度　　亮度是LED 发光性能又一重要参数，具有很强方向性。

其正法线方向的亮度BO=IO/A，指定某方向上发光体外表亮度等于发光体外表上单位投射面积在单位立体角所辐射的光通量，单位为cd/m2 或NitV-V特性曲线　　假设光源外表是理想漫反射面，亮度BO 与方向无关为常数晴朗的和荧光灯的外表亮度约为7000Nit〔尼特〕，从地面看太阳外表亮度约为14×108Nit　　LED 亮度与外加电流密度有关，一般的LED，JO〔电流密度〕增加BO 也近似增大另外，亮度还与环境温度有关，环境温度升高，ηc〔复合效率〕下降，BO减小当环境温度不变，电流增大足以引起pn结结温升高，温升后，亮度呈饱和状态 2.6 寿命　　老化：LED 发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象器件老化程度与外加恒流源的大小有关，可描述为Bt=BO e-t/τ，Bt 为t 时间后的亮度，BO 为初始亮度V-V特性曲线　　通常把亮度降到Bt=1/2B0 所经历的时间t 称为二极管的寿命测定t 要花很长的时间，通常以推算求得寿命　　测量方法：给LED 通以一定恒流源，点燃103 ~104小时后， 先后测得B0 ，Bt=1000~10000，代入Bt=B0 e-t/τ求出τ；再把Bt=1/2B0代入，可求出寿命t。

　　长期以来总认为LED 寿命为106小时，这是指单个LED 在IF=20mA 下随着功率型LED开发应用，国外学者认为以LED的光衰减百分比数值作为寿命的依据　　如LED 的光衰减为原来35%，寿命＞6000h　　3、热学特性　　LED的光学参数与pn 结结温有很大的关系一般工作在小电流IF＜10mA，或者10~20 mA 长时间连续点亮LED 温升不明显　　假设环境温度较高，LED 的主波长或λp 就会向长波长漂移，BO 也会下降，尤其是点阵、大显示屏的温升对LED 的可靠性、稳定性影响应专门设计散射通风装置　　LED的主波长随温度关系可表示为：　　由式可知，每当结温升高10℃，那么波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差这对于作为照明。