LED芯片參數(shù)說明

1、字號(hào)： HYPERLINK /blog/static/16612007200611306058611/ l # 大 HYPERLINK /blog/static/16612007200611306058611/ l # 中 HYPERLINK /blog/static/16612007200611306058611/ l # 小 是藍(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN發(fā)光二極管，發(fā)光譜峰p = 460465nm； 是綠色GaP:N的LED，發(fā)光譜峰p = 550nm； 是紅色GaP:Zn-O的LED，發(fā)光譜峰p = 680700nm； 是紅外LED使用GaAs材料，發(fā)光譜峰p = 910nm； 是Si HY

2、PERLINK / t _blank 光電二極管，通常作 HYPERLINK / t _blank 光電接收用LED基礎(chǔ)知識(shí)光是什么？ 光是電磁波，可見光是波長(zhǎng)為400-700納米的電磁波。小于400納米的電磁波為紫外線，如X-射線；大于700納米的電磁波為紅外線，如微波、廣播無線電波。波長(zhǎng)單位為納米，相當(dāng)于十億分之一米。LED是什么？ Light Emitting Diode,即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。 LED為何節(jié)能？

3、高亮度單色光的LED已經(jīng)在市場(chǎng)上取得了進(jìn)展。盡管它們與傳統(tǒng)的燈泡相比更加昂貴，但是它們的優(yōu)點(diǎn)完全可以抵消其較高的價(jià)格，即它具有更高的性價(jià)比。首先，一個(gè)紅色LED發(fā)光達(dá)到某個(gè)亮度時(shí)所需消耗的能量是15瓦，而傳統(tǒng)的燈泡要達(dá)到同等量度則要消耗高達(dá)150瓦的能量；另外據(jù)科學(xué)家們測(cè)定，LED通電發(fā)光時(shí)，有10%的電能可以轉(zhuǎn)化成光能，而白熾燈泡的轉(zhuǎn)化效率只有7-8%，由此可見，要達(dá)到同等的照明效果，LED燈比白熾燈節(jié)能是顯而易見的了。LED為何壽命長(zhǎng)？ 白熾燈的發(fā)光機(jī)理是電能將發(fā)光鎢絲進(jìn)行加熱而發(fā)光的，經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的加熱，鎢絲就會(huì)老化甚至燒斷，至此，白熾燈泡的壽命也就此告終了，而發(fā)光二極管的發(fā)光機(jī)理是由

4、二極管特殊的組成結(jié)構(gòu)決定的，二極管主要由PN結(jié)晶片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成，當(dāng)在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區(qū)和N區(qū)，當(dāng)非平衡少數(shù)載流子和多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)以輻射光子的形式將多余的能量轉(zhuǎn)化為光能。其發(fā)光過程包括三個(gè)部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。由此可見二極管主要是靠載流子的不斷移動(dòng)而發(fā)光的，不存在老化和燒斷的現(xiàn)象，其特殊的發(fā)光機(jī)理決定了它的發(fā)光壽命長(zhǎng)達(dá)5-10萬(wàn)個(gè)小時(shí)。使用LED注意事項(xiàng)1. 焊接溫度在260左右,時(shí)間控制在5S以內(nèi),焊接點(diǎn)離膠體底部在2.5mm以上,電烙鐵一定要接地.2. 請(qǐng)勿帶電焊接LED.3.通電情況下,避免在80以上高溫作業(yè),如有高

5、溫作業(yè)一定要做好散熱.4.靜電:所有與蘭、綠、白、紫LED相關(guān)作業(yè)人員一定要做好防靜電如: 帶靜電環(huán),穿靜電衣,靜電鞋.帶有線靜電環(huán)時(shí),靜電環(huán)要接地.并且地線與市地線電位差不超過5V或者阻抗不超過25.作業(yè)機(jī)臺(tái)及作業(yè)桌面均需加裝地線.5.使用LED時(shí)電流最好不要超過20mA,最好使用15-19mA的電流. 6.器件不可與發(fā)熱組件靠得太近,工作條件不可超過其規(guī)定的極限.7.安裝LED時(shí),建議用導(dǎo)套定位,務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝.8.在焊接溫度回到正常以前,應(yīng)避免LED受到任何震動(dòng)或外力.9.如需要清潔LED,建議用超聲波清洗LED,如暫時(shí)沒有超聲波清洗機(jī)可暫用酒精代替,但清潔時(shí)間不要超過一

6、分鐘.注:勿用有機(jī)溶劑(如丙酮,天那水)清洗或擦拭LED膠體,造成發(fā)光不正常或膠體內(nèi)部破裂,導(dǎo)至LED內(nèi)部金線與芯片過接破壞.10.LED在彎腳或折腳時(shí)請(qǐng)不要離膠體太近,應(yīng)與膠體保持2mm以上的距離,否則會(huì)使LED膠體里面支架與金線分離,管腳在同一處的折迭次數(shù)不能超過三次，管腳彎成90，再回到原位置為1LED專業(yè)術(shù)語(yǔ)解釋色 溫： 以絕對(duì)溫度K來表示，即將一標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱，溫度升高到一定程度時(shí)顏色開始由深紅-淺紅-橙黃-白-藍(lán)，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時(shí)，我們將黑體當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度稱為該光源之色溫。因相關(guān)色溫度事實(shí)上是以黑體輻射接近光源光色時(shí)，對(duì)該光源光色表現(xiàn)的評(píng)價(jià)值，并非一種精確的顏色對(duì)比

7、，故具相同色溫值的二光源，可能在光色外觀上仍有些許差異。僅馮色溫?zé)o法了解光源對(duì)物體的顯色能力，或在該光源下物體顏色的再現(xiàn)如何。 不同光源環(huán)境的相關(guān)色溫度 光源 色溫 北方晴空 8000-8500k 陰天 6500-7500k 夏日正午陽(yáng)光 5500k 金屬鹵化物燈 4000-4600k 下午日光 4000k 冷色營(yíng)光燈 4000-5000k 高壓汞燈 3450-3750k 暖色營(yíng)光燈 2500-3000k 鹵素?zé)?3000k 鎢絲燈 2700k 高壓鈉燈 1950-2250k 蠟燭光 2000k 光源色溫不同，光色也不同： 色溫在3300K以下，光色偏紅給以溫暖的感覺；有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感覺

8、；色溫在3000-6000K為中間，人在此色調(diào)下無特別明顯的視覺心理效果，有爽快的感覺；故稱為中性色溫。色溫超過6000K，光色偏藍(lán)，給人以清冷的感覺，a. 色溫與亮度 高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會(huì)給人們有一種悶熱感覺。b. 光色的對(duì)比 在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對(duì)比將會(huì)出現(xiàn)層次效果，光色對(duì)比大時(shí)，在獲得亮度層次的同時(shí)，又可獲得光色的層次。采用低色溫光源照射，能使紅色更鮮艷；采用中色溫光源照射，使藍(lán)色具有清涼感；采用高色溫光源照射，使物體有冷的感覺。顯 色 性： 光源對(duì)物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度；光源

9、的顯色性是由顯色指數(shù)來表明，它表示物體在光下顏色比基準(zhǔn)光（太陽(yáng)光）照明時(shí)顏色的偏離，能較全面反映光源的顏色特性。顯色性高的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好，我們所見到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較差，我們所見到的顏色偏差也較大。國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽(yáng)的顯色指數(shù)定為100，各類光源的顯色指數(shù)各不相同，如：高壓鈉燈顯色指數(shù)Ra=23，熒光燈管顯色指數(shù)Ra=6090。顯色分兩種忠實(shí)顯色：能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源，其數(shù)值接近100，顯色性最好。效果顯色：要鮮明地強(qiáng)調(diào)特定色彩，表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強(qiáng)顯色效果。光 效：衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)，就是光源發(fā)出的光

10、通量除以光源所消耗的功率。單位：流明/瓦（lm/w）。標(biāo)準(zhǔn)光源： 我們知道，照明光源對(duì)物體的顏色影響很大。不同的光源，有著各自的光譜能量分布及顏色，在它們的照射下物體表面呈現(xiàn)的顏色也隨之變化。為了統(tǒng)一對(duì)顏色的認(rèn)識(shí)，首先必須要規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的照明光源。因?yàn)楣庠吹念伾c光源的色溫密切相關(guān)，所以CIE規(guī)定了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體的色溫標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)照明體A：代表完全輻射體在2856K發(fā)出的光（X0=109.87，Y0=100.00， Z0=35.59）；標(biāo)準(zhǔn)照明體B：代表相關(guān)色溫約為4874K的直射陽(yáng)光（X0=99.09，Y0=100.00， Z0=85.32）；標(biāo)準(zhǔn)照明體C：代表相關(guān)色溫大約為6774K的平均日光，

11、光色近似陰天天空的日光 （X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18）；標(biāo)準(zhǔn)照明體D65：代表相關(guān)色溫大約為6504K的日光（X0=95.05，Y0=100.00， Z0=108.91）；標(biāo)準(zhǔn)照明體D：代表標(biāo)準(zhǔn)照明體D65以外的其它日光。 CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體是指特定的光譜能量分布，是規(guī)定的光源顏色標(biāo)準(zhǔn)。它并不是必須由一個(gè)光源直接提供，也并不一定用某一光源來實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體的要求，還必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)光源，以具體實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體所要求的光譜能量分布。CIE推薦下列人造光源來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體的規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)光源A：色溫為2856K的充氣螺旋鎢絲燈，其光色偏黃。標(biāo)準(zhǔn)光源B：色

12、溫為4874K，由A光源加罩B型D-G液體濾光器組成。光色相當(dāng) 于中午日光。標(biāo)準(zhǔn)光源C：色溫為6774K，由A光源加罩C型D-G液體濾光器組成，光色相當(dāng) 于有云的天空光。 CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C由標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于模擬典型日光的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65，目前CIE還沒有推薦相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源。因?yàn)樗墓庾V能量分布在目前還不能由真實(shí)的光源準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前國(guó)際上正在進(jìn)行著與標(biāo)準(zhǔn)照明體D65相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源的研制工作。 現(xiàn)在研制的三種模擬D65人造光源分別為：帶濾光器的高壓氙弧燈、帶濾光器的白熾燈和熒光燈。它們的相對(duì)光譜能量分布與D65有所符合，帶濾光器的高壓氙弧燈提供了最好的模擬，帶濾光器的白

13、熾燈在紫外區(qū)的模擬尚不太理想，熒光燈的模擬較差。為了滿足精細(xì)辨色生產(chǎn)活動(dòng)的需要，還有采用熒光燈和帶濾器的白熾燈組成的混光光源，稱為D75光源。其色溫可達(dá)7500K。主要運(yùn)用在原棉評(píng)級(jí)等精細(xì)辨色工作中。Lab模式： Lab模式是一般人較為陌生的色彩模式，這個(gè)模式的色彩定義是由國(guó)際照明委員會(huì)CIE所制定的，也是目前所有模式中涵蓋色彩范圍最廣的模式。它的特色是對(duì)色彩的描述完全采用數(shù)學(xué)方式，與系統(tǒng)及設(shè)備無關(guān)，因此它可以無偏差地在系統(tǒng)與平臺(tái)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 Lab模式是以一個(gè)亮度分量L（Lightness）范圍是 0-100；以及兩個(gè)顏色分量a與b來表示顏色。a分量是由綠色演變到紅色范圍是 -120-120

14、；而b分量則是由藍(lán)色演變到黃色范圍是 -120-120。LED主要參數(shù)與特性LED是利用化合物材料制成pn結(jié)的 HYPERLINK / t _blank 光電器件。它具備pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性：I-V特性、C-V特性和 HYPERLINK / t _blank 光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。 1、LED電學(xué)特性 1.1 I-V特性 表征LED芯片pn結(jié)制備性能主要參數(shù)。LED的I-V特性具有非線性、整流性質(zhì)：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻，反之為高接觸電阻。 如左圖： (1) 正向死區(qū)：（圖oa或oa段）a點(diǎn)對(duì)于V0 為開啟電壓，當(dāng)VVa，外加電場(chǎng)尚

15、克服不少因載流子擴(kuò)散而形成勢(shì)壘電場(chǎng)，此時(shí)R很大；開啟電壓對(duì)于不同LED其值不同，GaAs為1V，紅色GaAsP為1.2V，GaP為1.8V，GaN為2.5V。 （2）正向工作區(qū)：電流IF與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系 IF = IS (e qVF/KT 1) -IS 為反向飽和電流 。 V0時(shí)，VVF的正向工作區(qū)IF 隨VF指數(shù)上升 IF = IS e qVF/KT （3）反向死區(qū) ：V0時(shí)pn結(jié)加反偏壓 V= - VR 時(shí)，反向漏電流IR（V= -5V）時(shí)，GaP為0V，GaN為10uA。 （4）反向擊穿區(qū) V- VR ，VR 稱為反向擊穿電壓；VR 電壓對(duì)應(yīng)IR為反向漏電流。當(dāng)反向偏壓一直增加使V-

16、 VR時(shí)，則出現(xiàn)IR突然增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED的反向擊穿電壓VR也不同。 1.2 C-V特性 鑒于LED的芯片有99mil (250250um)，1010mil，1111mil (280280um)，1212mil (300300um)，故pn結(jié)面積大小不一，使其結(jié)電容（零偏壓）Cn+pf左右。 C-V特性呈二次函數(shù)關(guān)系（如圖2）。由1MHZ交流信號(hào)用C-V特性測(cè)試儀測(cè)得。 1.3 最大允許功耗PF m 當(dāng)流過LED的電流為IF、管壓降為UF則功率消耗為P=UFIF LED工作時(shí)，外加偏壓、偏流一定促使載流子復(fù)合發(fā)出光，還有一部分變?yōu)闊?，使結(jié)溫升高。若結(jié)溫為

17、Tj、外部環(huán)境溫度為Ta，則當(dāng)TjTa時(shí)，內(nèi)部熱量借助管座向外傳熱，散逸熱量（功率），可表示為P = KT（Tj Ta）。 1.4 響應(yīng)時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢?，F(xiàn)有幾種顯示LCD（液晶顯示）約10-310-5S，CRT、PDP、LED都達(dá)到10-610-7S（us級(jí)）。 響應(yīng)時(shí)間從使用角度來看，就是LED點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間，即圖中tr 、tf 。圖中t0值很小，可忽略。 響應(yīng)時(shí)間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。 LED的點(diǎn)亮?xí)r間上升時(shí)間tr是指接通電源使發(fā)光亮度達(dá)到正常的10%開始，一直到發(fā)光亮度達(dá)到正常值的90%所經(jīng)歷的時(shí)間。 LED 熄滅時(shí)間下

18、降時(shí)間tf是指正常發(fā)光減弱至原來的10%所經(jīng)歷的時(shí)間。 不同材料制得的LED響應(yīng)時(shí)間各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其響應(yīng)時(shí)間10-9S，GaP為10-7 S。因此它們可用在10100MHZ高頻系統(tǒng)。 2 LED HYPERLINK / t _blank 光學(xué)特性 發(fā)光二極管有紅外（非可見）與可見光兩個(gè)系列，前者可用輻射度，后者可用光度學(xué)來量度其 HYPERLINK / t _blank 光學(xué)特性。 2.1 發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分布I 2.1.1 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

19、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。 2.1.2 發(fā)光強(qiáng)度的角分布I是描述LED發(fā)光在空間各個(gè)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） 為獲得高指向性的角分布（如圖1） LED管芯位置離模粒頭遠(yuǎn)些； 使用圓錐狀（子彈頭）的模粒頭； 封裝的環(huán)氧樹脂中勿加散射劑。 采取上述措施可使LED 21/2 = 6左右，大大提高了指向性。 當(dāng)前幾種常用封裝的散射角（21/2角）圓形LED：5、10、30、45 2.2 發(fā)光峰值波長(zhǎng)及其光譜分布 LED發(fā)光強(qiáng)度或光功率輸出隨著波長(zhǎng)變化而不

20、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(zhǎng)、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/GaN 2 綠光 GaP:N 3 紅光 GaP:Zn-O 4 紅外GaAs 5 Si光敏 HYPERLINK / t _blank 光電管 6 標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈 是藍(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN發(fā)光二極管，發(fā)光譜峰p = 460465nm； 是綠色GaP:N的LED，發(fā)光譜峰

21、p = 550nm； 是紅色GaP:Zn-O的LED，發(fā)光譜峰p = 680700nm； 是紅外LED使用GaAs材料，發(fā)光譜峰p = 910nm； 是Si HYPERLINK / t _blank 光電二極管，通常作 HYPERLINK / t _blank 光電接收用。 由圖可見，無論什幺材料制成的LED，都有一個(gè)相對(duì)光強(qiáng)度最強(qiáng)處（光輸出最大），與之相對(duì)應(yīng)有一個(gè)波長(zhǎng)，此波長(zhǎng)叫峰值波長(zhǎng)，用p表示。只有單色光才有p波長(zhǎng)。 譜線寬度：在LED譜線的峰值兩側(cè)處，存在兩個(gè)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(duì)應(yīng)p-，p+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，

22、即LED單色性的參數(shù)，LED半寬小于40 nm。 主波長(zhǎng)：有的LED發(fā)光不單是單一色，即不僅有一個(gè)峰值波長(zhǎng)；甚至有多個(gè)峰值，并非單色光。為此描述LED色度特性而引入主波長(zhǎng)。主波長(zhǎng)就是人眼所能觀察到的，由LED發(fā)出主要單色光的波長(zhǎng)。單色性越好，則p也就是主波長(zhǎng)。 如GaP材料可發(fā)出多個(gè)峰值波長(zhǎng)，而主波長(zhǎng)只有一個(gè)，它會(huì)隨著LED長(zhǎng)期工作，結(jié)溫升高而主波長(zhǎng)偏向長(zhǎng)波。 2.3 光通量 光通量F是表征LED總光輸出的輻射能量，它標(biāo)志器件的性能優(yōu)劣。F為L(zhǎng)ED向各個(gè)方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流直接有關(guān)。隨著電流增加，LED光通量隨之增大。可見光LED的光通量單位為流明（lm）。 LED向外輻射的功率光

23、通量與芯片材料、封裝工藝水平及外加恒流源大小有關(guān)。目前單色LED的光通量最大約1 lm，白光LED的F1.51.8 lm（小芯片），對(duì)于1mm1mm的功率級(jí)芯片制成白光LED，其F=18 lm。 2.4 發(fā)光效率和視覺靈敏度 LED效率有內(nèi)部效率（pn結(jié)附近由電能轉(zhuǎn)化成光能的效率）與外部效率（輻射到外部的效率）。前者只是用來分析和評(píng)價(jià)芯片優(yōu)劣的特性。 LED HYPERLINK / t _blank 光電最重要的特性是用輻射出光能量（發(fā)光量）與輸入電能之比，即發(fā)光效率。 視覺靈敏度是使用照明與光度學(xué)中一些參量。人的視覺靈敏度在 = 555nm處有一個(gè)最大值680 lm/w。若視覺靈敏度記為K，

24、則發(fā)光能量P與可見光通量F之間關(guān)系為 P=Pd ； F=KPd 發(fā)光效率量子效率=發(fā)射的光子數(shù)/pn結(jié)載流子數(shù)=（e/hcI）Pd 若輸入能量為W=UI，則發(fā)光能量效率P=P/W 若光子能量hc=ev,則P ，則總光通F=（F/P）P=KPW 式中K= F/P 流明效率：LED的光通量F/外加耗電功率W=KP 它是評(píng)價(jià)具有外封裝LED特性，LED的流明效率高指在同樣外加電流下輻射可見光的能量較大，故也叫可見光發(fā)光效率。 以下列出幾種常見LED流明效率（可見光發(fā)光效率）： LED發(fā)光顏色 p（nm） 材料 可見光發(fā)光效率（lm/w） 外量子效率 最高值 平均值 紅光 700660650 GaP:

25、Zn-OGaAlAsGaAsP 2.40.270.38 120.50.5 130.30.2 黃光 590 GaP:N-N 0.45 0.1 綠光 555 GaP:N 4.2 0.7 0.0150.15 藍(lán)光 465 GaN 10 白光 譜帶 GaN+YAG 小芯片1.6，大芯片18 品質(zhì)優(yōu)良的LED要求向外輻射的光能量大，向外發(fā)出的光盡可能多，即外部效率要高。事實(shí)上，LED向外發(fā)光僅是內(nèi)部發(fā)光的一部分，總的發(fā)光效率應(yīng)為 =ice ，式中i向?yàn)閜、n結(jié)區(qū)少子注入效率，c為在勢(shì)壘區(qū)少子與多子復(fù)合效率，e為外部出光（光取出效率）效率。 由于LED材料折射率很高i3.6。當(dāng)芯片發(fā)出光在晶體材料與空氣界

26、面時(shí)（無環(huán)氧封裝）若垂直入射，被空氣反射，反射率為（n1-1）2/（n1+1）2=0.32，反射出的占32%，鑒于晶體本身對(duì)光有相當(dāng)一部分的吸收，于是大大降低了外部出光效率。 為了進(jìn)一步提高外部出光效率e可采取以下措施： 用折射率較高的透明材料（環(huán)氧樹脂n=1.55并不理想）覆蓋在芯片表面； 把芯片晶體表面加工成半球形； 用Eg大的化合物半導(dǎo)體作襯底以減少晶體內(nèi)光吸收。有人曾經(jīng)用n=2.42.6的低熔點(diǎn)玻璃成分As-S(Se)-Br(I)且熱塑性大的作封帽，可使紅外GaAs、GaAsP、GaAlAs的LED效率提高46倍。 2.5發(fā)光亮度 亮度是LED發(fā)旋光性能又一重要參數(shù)，具有很強(qiáng)方向性。其

27、正法線方向的亮度BO=IO/A，指定某方向上發(fā)光體表面亮度等于發(fā)光體表面上單位投射面積在單位立體角內(nèi)所輻射的光通量，單位為cd/m2 或Nit。 若光源表面是理想漫反射面，亮度BO與方向無關(guān)為常數(shù)。晴朗的藍(lán)天和熒光燈的表面亮度約為7000Nit（尼特），從地面看太陽(yáng)表面亮度約為14108Nit。 LED亮度與外加電流密度有關(guān)，一般的LED，JO（電流密度）增加BO也近似增大。另外，亮度還與環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度升高，c（復(fù)合效率）下降，BO減小。當(dāng)環(huán)境溫度不變，電流增大足以引起pn結(jié)結(jié)溫升高，溫升后，亮度呈飽和狀態(tài)。 2.6壽命 老化：LED發(fā)光亮度隨著長(zhǎng)時(shí)間工作而出現(xiàn)光強(qiáng)或光亮度衰減現(xiàn)象。器件老化程度與外加恒流源的大小有關(guān)，可描述為Bt=BO e-t/，Bt為t時(shí)間后的亮度，BO為初始亮度。 通常把亮度降到Bt=1/2BO所經(jīng)歷的時(shí)間t稱為二極管的壽命。測(cè)定t要花很長(zhǎng)的時(shí)間，通常以推算求得壽命。測(cè)量方法：給LED通以一定恒流源，點(diǎn)燃103 104 小時(shí)后，先后測(cè)得BO ，Bt=100010000，代入Bt=BO e-t/求出；再把Bt=1/2BO代入，可求出壽命t。 長(zhǎng)期以來總認(rèn)為L(zhǎng)ED壽命為106小時(shí)，這是指單個(gè)LED在IF=20mA下。隨著功率型LED開發(fā)應(yīng)用，國(guó)外學(xué)者認(rèn)為以LED的光衰減百分比數(shù)值作為壽命的依據(jù)。如LED的光衰減為原來35%，壽命6000h。 3 熱學(xué)特