LED基礎知識課件

2021/6/41一、術語和定義

2021/6/421.1發(fā)光二極管LED除半導體激光器外，當電流激勵時能發(fā)射光學輻射的半導體二極管。嚴格地講，術語LED應該僅應用于發(fā)射可見光的二極管；發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管（IRED,InfraredEmittingDiode）；發(fā)射峰值波長在可見光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管；但是習慣上把上述三種半導體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。2021/6/431.2光軸Opticalaxis最大發(fā)光（或輻射）強度方向中心線。

2021/6/441.3）正向電壓VFForwardvoltage

通過發(fā)光二極管的正向電流為確定值時，在兩極間產生的電壓降。1.4）反向電流IRReversecurrent加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時，流過發(fā)光二極管的電流。

2021/6/451.5反向電壓VRReversevoltage

被測LED器件通過的反向電流為確定值時，在兩極間所產生的電壓降。1.6光通量ΦvLuminousflux

通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學窗口發(fā)射的光通量。1.7輻射功率ΦeRadiantpower

通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學窗口發(fā)射的輻射功率。1.8發(fā)光（或輻射）強度IvLuminous（orRadiant）intensity

光源在單位立體角內發(fā)射的光（或輻射）通量，可表示為Iv=dΦ/dΩ。2021/6/461.9發(fā)光（或輻射）強度IvLuminous（orRadiant）intensity

光源在單位立體角內發(fā)射的光（或輻射）通量，可表示為Iv=dΦ/dΩ。1.10半強度角θ1/2Half-intensityangle

在發(fā)光（或輻射）強度分布圖形中，發(fā)光（或輻射）強度大于最大強度一半構成的角度（見圖2）。

2021/6/471.11光譜特性

1.11.1峰值發(fā)射波長λpPeak-emissionwavelength

光譜輻射功率最大的波長。

1.11.2光譜輻射帶寬ΔλSpectralradiationbandwith

光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長間隔。

2021/6/48二、led的測試2021/6/49

2021/6/4102021/6/411點測機按鍵說明LOAD使Chuck到Load的位置方便上下晶片VACCUM控制真空CENTER由Load的位置到CCD位置，或可往返CCD與點測中心相對位置C.SET(Chuckset)CCD聚焦高度或針點高度THETA+位置轉盤調整Chuck角度使晶片平行THETA+2.PT2點定一直線，找到晶片一切割道設A點用搖桿移動晶片并在同一切割道設B點按SETChuck會自動調整角度C.U/D(Chuckupanddown)Chuck從Base上升到Contact位置使晶片與針接觸C.U/D+C.ADJ+位置轉盤調整Chuck高度每格10um順時針上升逆時針下降START開始測試CHECK暫停ABORT取消INDEX步進2021/6/412三、光學基本知識2021/6/413一、光是什么人們對事物的本質和規(guī)律的認識，都是從認識其現(xiàn)象開始的。

首先人們認識到光是一種自然現(xiàn)象，即我們注意到不同物體有不同顏色、亮度。人眼所見的物體要么本身發(fā)光，要么反射來自其它地方的光。除此之外，光還能使物體發(fā)熱，即光具有能量。人類對光的研究，最初主要是試圖回答“人怎么能看見周圍的物體？”之類問題。為了解釋這些現(xiàn)象，人們通過大量觀察、實驗來證實自己的推測，約在公元前400多年(先秦時代)，中國的《墨經(jīng)》中記錄了世界上最早的光學知識。它有八條關于光學的記載，敘述影的定義和生成，光的直線傳播性和針孔成像，并且以嚴謹?shù)奈淖钟懻摿嗽谄矫骁R、凹球面鏡和凸球面鏡物和像的關系.在不斷積累的基礎上逐漸形成了對光學的研究。

光的現(xiàn)象(投影)

光的現(xiàn)象(小孔成像)2021/6/414光學的基本概念光學是研究光的傳播以及它和物質相互作用問題的學科狹義來說，光學是關于光和視見的科學，optics(光學)這個詞，早期只用于跟眼睛和視見相聯(lián)系的事物。而今天，常說的光學是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到X射線的寬廣波段范圍內的，關于電磁輻射的發(fā)生、傳播、接收和顯示，以及跟物質相互作用的科學。

光學是物理學的一個重要組成部分，也是與其他應用技術緊密相關的學科。任何一門物理學科，都必須解決研究對象的兩個問題：是什么？怎么樣？研究光的本質，必須從其現(xiàn)象開始，而其現(xiàn)象，則表現(xiàn)在光與不同材質、不同尺度的物體相互作用時，表現(xiàn)出不同的特性。因而，在不同的研究階段，人們對光的認識也是不同的。

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光學發(fā)展的歷史光學是一門有悠久歷史的學科，它的發(fā)展史可追溯到自《墨經(jīng)》開始2000多年前。公元11世紀阿拉伯人伊本·海賽木發(fā)明透鏡。17世紀上半葉，斯涅耳和笛卡爾將光的反射和折射的觀察結果，歸結為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。1665年，牛頓進行太陽光的實驗，它把太陽光分解成各種顏色

同時，根據(jù)光的直線傳播性，他認為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來，在均勻媒質內遵從力學定律作等速直線運動。牛頓用這種觀點對折射和反射現(xiàn)象作了解釋。

惠更斯是光的微粒說的反對者，他創(chuàng)立了光的波動說。提出“光同聲一樣，是以球形波面?zhèn)鞑サ摹薄Ｔ?8世紀，光的微粒流理論和光的波動理論都被粗略地提了出來，但都不很完整。在20世紀初，人們一方面從光的干涉、衍射、偏振以及運動物體的光學現(xiàn)象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。人們在深入入研究微觀世界后，才認識到光具有波粒二象性，愛因斯坦是其中的代表性人物。2021/6/416

光的本質和特性光是電磁波中的可見光部分光具有波粒二象性光在勻質物體中沿直線傳播，其振動方向與傳播方向垂直，在空氣中光的傳播速度約為30萬公里每秒光波的兩個相鄰波峰或波谷間的距離為波長，其單位是納米(1m=103mm=106um=109nm=1010埃)可見光波長范圍從390nm的紫色光到770nm的紅色光2021/6/417電磁波譜線頻率v

與波長l

的關系:----真空中的光速可見光譜2021/6/418光具有波粒二象性光的反射與折射(微粒性)反射折射2021/6/419光的干涉與衍射(波動性)光具有波粒二象性2021/6/420波動性 粒子性光具有波粒二象性2021/6/421

光學研究分類我們通常把光學分成幾何光學、物理光學、量子光學及現(xiàn)代光學：一、幾何光學：以光的直線傳播規(guī)律為基礎，主要研究各種成像光學儀器的理論。二、物理光學：研究光的電磁理論和傳播規(guī)律，特別是干涉、衍射、偏振的理論和應用。所以也稱為波動光學。三、量子光學：以光的量子理論為基礎，研究光與物質相互作用的規(guī)律，如光電效應的研究。四、現(xiàn)代光學：以激光問世為標志，與許多科學技術領域緊密結合，派生了許多新的分支學科。2021/6/422幾何光學的基本定律

1、光的直線傳播定律２、光的反射定律３、光的折射定律

4、光的可逆性2021/6/423幾何光學基本定律

1）.光的直線傳播(rectilinearpropagation)定律:

光在均勻媒質中沿直線傳播?，F(xiàn)象：

(1)投影(shadow);

(2)針孔成像(pinholeimaging)2021/6/424幾何光學基本定律2）

光的反射(reflection)定律

定律：光在遇到物體時會反射,反射角等于入射角.

應用舉例:鏡子、潛望鏡

2021/6/425反射定律的討論：

反射角只決定于入射角，與波長及媒質無關反射面可以是任意形狀，光滑或粗糙；反射的應用----反射棱鏡；角錐棱鏡(Cornerprism):反向作用2021/6/426后反射直角棱鏡光線進入棱鏡,依次經(jīng)三直角面反射后,出射光線與入射光線反向平行

后反射鏡又稱四面直角體,空間一定范圍的光線,依次經(jīng)三個相互垂直的平面反射后,出射光線的方向與入射光線的方向相反.這種棱鏡在激光諧振腔中可以代替高反射介質鏡;在激光測距中把它當作被測目標的反射器,不僅減少能量損失,而且減少了瞄準調整的困難;在高速公路上,這樣的四面體常用來作“無源路燈”.2021/6/427五角棱鏡直角棱鏡：對著光看，反射后圖像上下方位對調2021/6/428五脊棱鏡波羅棱鏡使像轉過900

借助光在棱鏡中的全反射，改變光進行的方向.棱鏡被廣泛應用在各種光學儀器中和各種實驗光路中.由于全反射時光能量能完全返回原介質,所以它比鍍鋁或鍍其他介質膜的反射鏡更優(yōu)越,后者的反射面上對光能量有一定的吸收.2021/6/42990０450組合波羅棱鏡，望遠鏡正像系統(tǒng),使像面旋轉1800下頁上頁2021/6/430Dove棱鏡----(圖像上下方位對調)2021/6/4313）

光的折射(refraction)定律兩種媒質n1和n2，入射光線從媒質1射到分界面上。

n1n2i1i1’i2入射面：由入射光線與法線構成的平面定律：1）反射線和折射線在入射面內

2）

（Snell'slaw）；

折射.swf幾何光學基本定律

2021/6/432折射定律的討論：

光密媒質（densermedium）--折射率大的媒質；

光疏媒質（rarermedium）--折射率小的媒質；定義：（1）光從光疏進入光密時：由n1n2i1i22021/6/433(2)光從光密進入光疏時：n1n2i1i2時,----臨界角（criticalangle）當i1>臨界角ic時，發(fā)生全內反射（totalinternalreflection）2021/6/434(3)全反射的應用—全反射棱鏡和光纖（opticalfiber）n半徑包裹層n1n22021/6/435棱鏡與色散（Dispersion）

介質的折射率:

不同顏色（波長）的光在介質中的傳播速度v不同因為不同波長光的折射率不同

色散一束白光入射時，不同波長的折射角不同折射定律的討論：

2021/6/436折射定律的討論:

平行的日光光束經(jīng)三棱棱折射后，因對玻璃折射率不同而分散成紅、橙、

黃、綠、青、藍、紫等七色光的現(xiàn)象稱光之色散。

紅光經(jīng)棱鏡，偏向最小,其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。棱鏡與色散（Dispersion）

牛頓的色散實驗2021/6/437折射定律的討論:自然界的色散現(xiàn)象彩虹2021/6/438光的顏色

1、光是由7種顏色的波組成的2021/6/439

光的顏色

1、人眼的視覺解析（三原色）在前面的內容中，我們已經(jīng)了解到色彩其實是由可見光波波長和頻率，而人的眼睛之所以對色彩有反應？通過醫(yī)學解剖發(fā)現(xiàn)，人的眼睛視網(wǎng)膜是由兩種不同的細胞所組成：『柱狀-ROD』細胞負責感光，『錐狀–cone』細胞負責感色。其中錐狀細胞有3種不同受體，即對紅色（R）、綠色（G）和藍(B）色敏感。后來，這三色被定義為三原色。2021/6/440光的顏色

1、人眼的視覺解析（三原色）視網(wǎng)膜細胞結構2021/6/441光的顏色

顏色的表示方法（色度圖）１、色調２、飽和度３、明亮度2021/6/442『色溫』的概念，由19世級英國物理學家威廉·湯姆遜·凱爾文（WilliamThomsonBaronKelvin1824-1907）制定，方法為量測一黑體（如低溫鐵塊）不斷升溫后所呈現(xiàn)出的顏色。此一概念的想法是熱量（能量）以『光』的形式釋放出來時，不同溫度高低將形成不同的顏色。凱氏經(jīng)過不斷的實驗發(fā)現(xiàn)，光源顏色確實與該黑體所受之溫度是對應的，因此色溫亦以凱爾文(K)為單位表示絕對溫度高低。例子:在打鐵的過程中，黑色的鐵在火爐中逐漸變成紅色，或者火焰隨著溫度升高而變成『青藍色』（此所謂：爐火純青）。色溫的應用在日常生活中是很廣泛的，如日光燈與鎢絲燈照明顏色不同，在攝影及顯微攝影中，色溫也是需要經(jīng)常需要了解和注意的概念。光的顏色色溫

2021/6/4434）

光的可逆性在反射和入射定律中，光線如果沿反射和折射方向反向入射時，則相應的反射和折射光將沿原來的入射光的方向逆向返回,既光路是可逆的。

幾何光學基本定律

OO2021/6/444透鏡成像原理凸透鏡和凹透鏡中間比邊緣后的透鏡稱為凸透鏡，凸透鏡對光線有匯聚作用。

中間比邊緣薄的透鏡稱為凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用。2021/6/445透鏡成像原理凸透鏡和凹透鏡凸透鏡（會聚光）凹透鏡（發(fā)散光）2021/6/446透鏡成像原理實像和虛象當物體與透鏡的距離大于焦距時，物體成倒立的像，這個像射向凸透鏡的光經(jīng)過凸透鏡會聚而成的，是實際光線的會聚點，能用光屏承接，是實像。如投影。當物體與透鏡的距離小于焦距時，物體成正立的虛像（不能