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LED 光电参数定义及其详解 2.1 LED发光原理 LED 的实质性结构是半导体PN 结，核心部分由P 型半导体和N 型半导体 组成的晶片，在P 型半导体和N 型半导体之间有一个过渡层，称为PN 结。其发 光原理可以用PN 结的能带结构来做解释。制作半导体发光二极管的半导体材料 是重掺杂的，热平衡状态下的N 区有很多迁移率很高的电子，P 区有较多的迁移 率较低的空穴。在常态下及PN 结阻挡层的限制，二者不能发生自然复合，而当 给PN 结加以正向电压时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因 此势垒高度降低，势垒区宽度变窄，破坏了PN 结动态平衡，产生少数载流子的 [16] 电注入 。空穴从P 区注入N 区，同样电子从N 区注入到P 区，注入的少数载 流子将同该区的多数载流子复合，不断的将多余的能量以光的形式辐射出去。 2.2可见光谱 光是一定波长范围内的一种电磁辐射。电磁辐射的波长范围很广，最短的如 宇宙射线，其波长只有千兆兆分之几米(10-14-10-15m)，最长的如交流电，其波长 可达数千公里。在电磁辐射范围内，只有波长为380nm 到780nm 的电磁辐射能 够引起人的视觉，这段波长叫做可见光谱，如图2-1 所示。 图2-1 电磁辐射波谱 图2-1 中所标数均以基本单位表示，即频率为赫兹(Hz)，波长为米(m)。由 于使用上述单位时，波长的数值太大，有必要使用更小的单位来度量可见光谱的 波长，由此采用了标准毫微米(又称纳米，符号为nm)，此处1nm=10-9 m。人眼能 起视觉反映的最长和最短波长780nm 和380nm ，它们分别处在光谱的红色端与 紫色端。 在电磁辐射范围内，还有紫外线、x 射线、γ射线以及红外线、无线电波等。 可见光、紫外线和红外线是原子与分子的发光辐射，称为光学辐射。X 射线、γ 射线等是激发原子内部的电子所产生的辐射，称为核子辐射。电振动产生的电磁 辐射称为无线电波。对于人来说，能为眼睛感受并产生视觉的光学辐射称为可见 辐射；不能为眼睛感受，也不产生视觉的光学辐射称为不可见辐射。因而，光学 辐射可进一步分为可见辐射和不可见辐射。来自外界的可见辐射刺激人的视觉器 官，在脑中产生光、颜色、形状等视觉印象，而获得对外界的认识。不可见辐射 刺激眼睛时不能产生视觉，而作用在皮肤上有时会产生其它感觉，如紫外线产生 疼痛感觉，红外线产生灼热感觉。严格地说，只有那种能够被眼睛感觉到的、并 产生视觉现象的辐射才是可见辐射或可见光，简称光。本文所指的光也就是这个 定义上的光。 2.3 LED发光器件光度学参数的测量[17] [18][19] 相关光度学与辐射度学参数有： 1.光通量Φ (Luminous Flux)：通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件 v 光学窗口发射的光通量。 2.发光强度I (Luminous Intensity)：光源在单位立体角内发射的光通量，可 v 表示为IV=dΦ/dΩ。 3.相对光谱能量(功率)分布P( λ)(Relative Spectral Distributions)： 在光辐射 波长范围内，各个波长的辐射能量分布情况。 4.峰值发射波长 (Peak-emission Wavelength)：光谱辐射功率最大的值所对 λp 应的波长。 5.光谱半波宽Δ λ(Full Width Half Maximum ，FWHM)：峰值发射波长的辐射 功率的1/2 所对应两波长的间隔。 2.3.1 LED光通量 LED 在辐射度学上， 辐射通量Φ 用来衡量发光二极管在单位时间内发射的 E 总的电磁功率，单位是W(瓦)。它通常表示LED 在空间4π度范围内，每秒钟所 发出的功率。LED 光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分，称为光通 (lm) LED 量Φ ，单位是流明 ，与辐射通量的概念类似，它是 光源向整个空间在 V 单位时间内发射