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LED的光學(xué)特性(一)

星之球激光 來源:電子工程網(wǎng)2012-11-20 我要評論(0 )   

發(fā)光二極管有紅外(非可見)與可見光兩個系列,前者可用輻射度,后者可用光度學(xué)來量度其 光學(xué) 特性。 1 發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分布I 發(fā)光強(qiáng)度(法向光強(qiáng))是表征發(fā)光器件發(fā)...

       發(fā)光二極管有紅外(非可見)與可見光兩個系列,前者可用輻射度,后者可用光度學(xué)來量度其光學(xué)特性。

  1 發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分布Iθ

  發(fā)光強(qiáng)度(法向光強(qiáng))是表征發(fā)光器件發(fā)光強(qiáng)弱的重要性能。LED大量應(yīng)用要求是圓柱、圓球封裝,由于凸透鏡的作用,故都具有很強(qiáng)指向性:位于法向方向光強(qiáng)最大,其與水平面交角為90°。當(dāng)偏離正法向不同θ角度,光強(qiáng)也隨之變化。發(fā)光強(qiáng)度隨著不同封裝形狀而強(qiáng)度依賴角方向。

  發(fā)光強(qiáng)度的角分布Iθ是描述LED發(fā)光在空間各個方向上光強(qiáng)分布。它主要取決于封裝的工藝(包括支架、模粒頭、環(huán)氧樹脂中添加散射劑與否)

 ?、艦楂@得高指向性的角分布

  ①LED管芯位置離模粒頭遠(yuǎn)些;

 ?、谑褂脠A錐狀(子彈頭)的模粒頭;

 ?、鄯庋b的環(huán)氧樹脂中勿加散射劑。

  采取上述措施可使LED2θ1/2=6°左右,大大提高了指向性。

 ?、飘?dāng)前幾種常用封裝的散射角(2θ1/2角)圓形LED:5°、10°、30°、45°

  2 發(fā)光峰值波長及其光譜分布

 ?、臠ED發(fā)光強(qiáng)度或光功率輸出隨著波長變化而不同,繪成一條分布曲線--光譜分布曲線。當(dāng)此曲線確定之后,器件的有關(guān)主波長、純度等相關(guān)色度學(xué)參數(shù)亦隨之而定。

  LED的光譜分布與制備所用化合物半導(dǎo)體種類、性質(zhì)及pn結(jié)結(jié)構(gòu)(外延層厚度、摻雜雜質(zhì))等有關(guān),而與器件的幾何形狀、封裝方式無關(guān)。

  下圖繪出幾種由不同化合物半導(dǎo)體及摻雜制得LED光譜響應(yīng)曲線。其中LED光譜分布曲線

       1藍(lán)光InGaN/GaN2綠光GaP:N3紅光GaP:Zn-O

  4紅外GaAs5Si光敏光電管6標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈

 ?、偈撬{(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN發(fā)光二極管,發(fā)光譜峰λp=460~465nm;

 ?、谑蔷G色GaP:N的LED,發(fā)光譜峰λp=550nm;

 ?、凼羌t色GaP:Zn-O的LED,發(fā)光譜峰λp=680~700nm;

 ?、苁羌t外LED使用GaAs材料,發(fā)光譜峰λp=910nm;

 ?、菔荢i光電二極管,通常作光電接收用。

  由圖可見,無論什么材料制成的LED,都有一個相對光強(qiáng)度最強(qiáng)處(光輸出最大),與之相對應(yīng)有一個波長,此波長叫峰值波長,用λp表示。只有單色光才有λp波長。

 ?、谱V線寬度:在LED譜線的峰值兩側(cè)±△λ處,存在兩個光強(qiáng)等于峰值(最大光強(qiáng)度)一半的點(diǎn),此兩點(diǎn)分別對應(yīng)λp-△λ,λp+△λ之間寬度叫譜線寬度,也稱半功率寬度或半高寬度。

  半高寬度反映譜線寬窄,即LED單色性的參數(shù),LED半寬小于40nm。

  ⑶主波長:有的LED發(fā)光不單是單一色,即不僅有一個峰值波長;甚至有多個峰值,并非單色光。為此描述LED色度特性而引入主波長。主波長就是人眼所能觀察到的,由LED發(fā)出主要單色光的波長。單色性越好,則λp也就是主波長。

  如GaP材料可發(fā)出多個峰值波長,而主波長只有一個,它會隨著LED長期工作,結(jié)溫升高而主波長偏向長波

 

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