led特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告-在線瀏覽
2025-06-30 22:30本頁(yè)面
【正文】 和光通量測(cè)量數(shù)據(jù)，以此研究探討LED發(fā)光器件的發(fā)光特性。常規(guī)的發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)如圖二所示，主要分為襯底，外延層（圖2中的N型氮化鎵，鋁鎵銦磷有源區(qū)和P型氮化鎵），透明接觸層，P型與N型電極、鈍化層幾部分?？邕^(guò)此p－n結(jié)，電子從n型材料擴(kuò)散到p區(qū)，而空穴則從p 型材料擴(kuò)散到 n 區(qū)，如右面的圖3（a）所示。當(dāng)外加一足夠高的直流電壓V，且 p 型材料接正極， n型材料接負(fù)極時(shí)，電子和空穴將克服在p－n結(jié)處的勢(shì)壘，分別流向 p 區(qū)和 n 區(qū)。這就是發(fā)光二極管的發(fā)光原理。主要包括（1）體積?。?）耗電量低（3）使用壽命長(zhǎng)（4）高亮度、低熱量。發(fā)光二極管的主要特性（1） 光譜分布、峰值波長(zhǎng)和光譜輻射帶寬：發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)具有正態(tài)分布的特點(diǎn)，在最大光譜能量(功率)處的波長(zhǎng)成為峰值波長(zhǎng)。光譜輻射帶寬是指光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長(zhǎng)間隔，它表示發(fā)光管的光譜純度。但要考慮人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的可見光的光靈敏度是不同的，國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)為人眼對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的靈敏度作了總結(jié)，在明視覺條件(亮度為3cd/m2以上)下，歸結(jié)出人眼標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)者光譜光效率函數(shù)V ()，它在555nm上有最大值，此時(shí)1W輻射通量等于683lm，如圖4示，其中V’()為暗視覺條件()下的光譜光視效率。這里可以用積分球來(lái)收集光能量，如圖5積分球又叫光度球，是一個(gè)球形空腔，由內(nèi)壁涂有均勻的白色漫反射層(硫酸鋇或氧化鎂)的球殼組裝而成，被測(cè)LED置于空腔內(nèi)?；诜e分球的原理，圖5擋屏的設(shè)計(jì)是為了避免LED光直射到探測(cè)器。（3） 發(fā)光強(qiáng)度：發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度取決于p－n結(jié)中輻射型復(fù)合機(jī)率與非輻射型復(fù)合機(jī)率之比，通常是指法線方向上的發(fā)光強(qiáng)度。發(fā)光強(qiáng)度的概念要求光源是一個(gè)點(diǎn)光源，或者要求光源的尺寸和探測(cè)器的面積與離光探測(cè)器的距離相比足夠小(這種要求被稱為遠(yuǎn)場(chǎng)條件)。（4） 色溫：不同的光源，由于發(fā)光物質(zhì)成份不同，其光譜功率分布有很大差異，一種確定的光譜功率分布顯示為一種相應(yīng)的光色。用光源最接近黑體軌跡的顏色來(lái)確定該光源的色溫，這樣確定的色溫叫做相關(guān)色溫。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。（6） 顯色性：光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性。國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽(yáng)的顯色指數(shù)＋－mAV可調(diào)穩(wěn)流電壓源圖6 LED V－I特性測(cè)試電路圖（7） 正向工作電壓VF：正向工作電壓是在給定的正向電流IF下得到的。當(dāng)電壓超過(guò)閾值后，正向電流隨電壓迅速增加。正常情況下常見的GaN LED反向漏電流在VR = 5V 時(shí)，反向漏電流 IR 10μA。由于一個(gè)產(chǎn)品中往往要使用許多個(gè)LED，各LED的發(fā)光亮度必須相同或成一定比例后才能呈現(xiàn)均一的外觀，因此我們必須使用恒流源控制好各LED的工作電流，從而使各LED的亮度達(dá)到的一致性。 LED光強(qiáng)的測(cè)量是按照光度學(xué)上的距離平方反比定律來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)CIE1271997標(biāo)準(zhǔn)，取LED到探測(cè)器端面距離d＝100mm，探測(cè)器接收面直徑a＝。為防止標(biāo)準(zhǔn)光源的供電電源開路電壓過(guò)大，在裝燈、卸燈時(shí)須將電源的輸出調(diào)至最小，或關(guān)閉。因此，要求標(biāo)準(zhǔn)光源工作時(shí)不能受到震動(dòng)，且熄滅后需要等5分鐘，待標(biāo)準(zhǔn)光源冷卻后再行拆卸。（4）LED安裝時(shí)切記清正、負(fù)極，嚴(yán)禁反裝，以免燒壞?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟】1．搭建發(fā)光二極管的光通量測(cè)量系統(tǒng)，并使用遠(yuǎn)方D031標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)多功能光度計(jì)進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)：，慢慢調(diào)大電流至標(biāo)準(zhǔn)光源的標(biāo)定電流（如果標(biāo)準(zhǔn)光源產(chǎn)品檢定報(bào)告上所寫的是標(biāo)定電壓，則請(qǐng)調(diào)至標(biāo)定電壓），約穩(wěn)定5分鐘；－2000J光度計(jì)前面板上的定標(biāo)鍵“定標(biāo)/CAL”，數(shù)碼管顯示“CAL”，“定標(biāo)/CAL”指示燈亮起，再按一次“定標(biāo)/CAL”鍵，此時(shí)數(shù)碼管閃爍，此時(shí)輸入標(biāo)準(zhǔn)光源產(chǎn)品 檢定報(bào)告上的標(biāo)定光通量。2．替換標(biāo)準(zhǔn)光源為待測(cè)的LED，測(cè)量其光通量，計(jì)算發(fā)光效率。3．測(cè)量LED V－I特性曲線以及P－I特性曲線。適當(dāng)調(diào)大電流源的輸出電流和電壓，讓LED發(fā)光以便調(diào)準(zhǔn)光路，保證LED在探測(cè)器接收?qǐng)A面的軸線上，與探測(cè)器端面距離d＝100mm；c．把電流檔和電壓檔調(diào)回零，再緩慢增大輸出電流和輸出電壓，記錄下每一組電流、電壓值及其對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)。
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