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LED 光谱分布曲线规律解说
点击次数:2224 发布时间:2013-01-09

1蓝光InGaN/GaN 2 绿光 GaP:N 3 红光 GaP:Zn-O ;P|-+_6a\Y  
  4
红外GaAs 5 Si光敏光电管 6 标准钨丝灯 P"+ l­t(3  
 
是蓝色InGaN/GaN发光二极管,发光谱峰λp = 460465nm 0L=V^0Ob3F  
 
是绿色GaP:NLED,发光谱峰λp = 550nm C*c|(M*!v  
 
是红色GaP:Zn-OLED,发光谱峰λp = 680700nm %.Pk+qXfy  
 
是红外LED使用GaAs材料,发光谱峰λp = 910nm (~:,1=[5  
 
Si光电二极管,通常作光电接收用。 8­gSVi.k  
 
由图可见,无论什么材料制成的LED,都有一个相对光强度zui强处(光输出zui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。 Lv/~<<-B  
 
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(zui大光强度)一半的点,此两点分别对应λp-λλp+λ之间宽度叫谱线宽度,也称半功率宽度或半高宽度。 1b7ulDO  
 
半高宽度反映谱线宽窄,即LED单色性的参数,LED半宽小于40 nm 2W; \  
 
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,则λp也就是主波长。 ^)fLN!SxQw  
 
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。 CQUsAJ$IY  
  2.3
光通量 T DT;Sj[  
 
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。FLED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)。 [1]vKlF%% t  
  LED
向外辐射的功率——光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。目前单色LED的光通量zui大约1 lm,白光LEDF≈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 _+= dR+O  
  2.4
发光效率和视觉灵敏度 <PC?_U]|  
 
LED效率有内部效率(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。 Hf0@HVl2H  
  LED
光电zui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。 @mH<q8­)|  
 
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zui大值680 lm/w。若视觉灵敏度记为,则发光能量P与可见光通量F之间关系为 P=∫Pλdλ F=∫KλPλdλ K+t{8s-6 s  
 
发光效率——量子效率η=发射的光子数/pn结载流子数=e/hcI∫λPλdλ 1Gz?WiL]  
 
若输入能量为W=UI,则发光能量效率ηP=P/W hm$3wpo7  
 
若光子能量hc=ev,η≈ηP ,则总光通F=F/PP=KηPW 式中K= F/P &Y z`I^M  
 
流明效率:LED的光通量F/外加耗电功率W=KηP 3 K?0w}  
 
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。 i|1n45r8­.  
 
xQ' Ud0  
 
以下列出几种常见LED流明效率(可见光发光效率):dh­U9  
  LED
发光颜色 λpnm材料可见光发光效率(lm/w外量子效率 @e=2DR.{I  
 
zui高值平均值 aK2%e`,n  
 
红光 700660650 GaP:Zn-OGaAlAsGaAsP 2.40.270.38 120.50.5 1~30.30.2 F ­?g~  
 
黄光 590 GaP:N-N 0.45 0.1 &7LbtqZQC  
 
绿光 555 GaP:N 4.2 0.7 0.015~0.15 P|9-K?_Tg&  
 
蓝光 465 GaN 10 v SpPi
N
 
 
白光谱带 GaN+YAG 小芯片1.6,大芯片18 m7~Bo4ETW>  
 
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向外发光仅是内部发光的一部分,总的发光效率应为 x eRALap  
  η=ηiηcηe
,式中ηi向为pn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。 I ;ynpJ&  
 
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)若垂直入射,被空气反射,反射率为(n1-12/n1+12=0.32,反射出的占32%,鉴于晶体本身对光有相当一部分的吸收,于是大大降低了外部出光效率。 {@Mq(-M  
 
为了进一步提高外部出光效率ηe可采取以下措施:用折射率较高的透明材料(环氧树脂n=1.55并不理想)覆盖在芯片表面;把芯片晶体表面加工成半球形; E9F>-_i/  
 
Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体内光吸收。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GaAsGaAsPGaAlAsLED效率提高4~6倍。 (YE

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