发光效率是什么LED的光学特性及热学特性

  LED的光谱分佈与制备所用化合物半导体种类、性质及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。

  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。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。

  发光二极体有红外(非可见)与可见光两个系列,人的视觉灵敏度在λ = 555nm处有一个最大值680 lm/w。后者可用光度学来量度其光学特性。② 视觉灵敏度是使用照明与光度学中一些参量。若视觉灵敏度记为Kλ,F=∫KλPλdλ前者可用辐射度,则发光能量P与可见光通量F之间关係为 P=∫Pλdλ ;

  ③ 发光效率——量子效率η=发射的光子数/pn结载流子数=(e/hcI)∫λPλdλ若输入能量为W=UI,则发光能量效率ηP=P/W若光子能量hc=ev,则η≈ηP ,则总光通F=(F/P)P=KηPW 式中K= F/P

  ① 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。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。

  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。

  ④ 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。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

  发光强度(法向光强)是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装,由于凸透镜的作用,故都具有很强指向性:位于法向方向光强最大,其与水平面交角为90°。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。发光强度的角分佈Iθ是描述LED发光在空间各个方向上光强分佈。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)

  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。

  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、封装工艺水准及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。

  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 nm。

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