第6章LED及检测技术 知识(太阳能应用检测与控制技术 知识课件).pptVIP

2018-5-23 1 太阳能应用检测与控制技术 概述 第6章 LED及检测技术 LED的测试 6.3 原理与特性 LED驱动电路 6.1 概述 LED为发光二极管英文（Light Emitting Diode）简称，它是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，整个晶片被环氧树脂封装起来。LED内部结构有和普通二极管相似的P区和N区，P区和N区交界形成PN结。LED与普通半导体二极管一样是一种允许电流单向导通的器件。 LED又称半导体光源或冷光源，与常规白炽光源及气体放电光源具有完全不同的发光原理，其发光机理是利用某些特殊半导体材料电致发光原理直接将电能转化为可见光和辐射能，具有发光效率高、热量低、寿命长等特点，具有常规光源无法比拟的优势。 6.2 原理与特性 半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）都属于发光器件，都采用PN结或异质结的注入式场致发光的方法发光。它们的结构如图6-2所示，其中图6-2（a）为LED ，图6-2（b）为半导体激光器。它们的发光光谱相当窄，LED发光谱线宽，典型值是100～500Å，LD的只有0.01～0.1nm宽。它们之间主要区别是：发光二极管靠注入载流子自发复合的自发辐射，发射的是非相干光，而半导体激光器靠受激辐射，发射的是相干光，光的单色性、方向性和亮度等都比发光二极管好得多。 6.2 原理与特性 图6-2 半导体发光二极管和半导体激光器结构 6.2 原理与特性 （3）LED相对光谱能量分布P（） 发光二极管的相对光谱能量分布P（）表示在发光二极管的光辐射波长范围内，各个波长的辐射能量分布情况，通常在实际场合中用相对光谱能量分布来表示。 （4）LED的峰值波长p和光谱半波宽 LED相对光谱能量分布曲线的重要参数用峰值波长p和光谱半波宽这两个参数表示。无论什么材料制成的LED，都有一个相对光辐射最强处，与之相对应有一个波长，此波长为峰值波长，它由半导体材料的带隙宽度或发光中心的能级位置决定。光谱半波宽定义为相对光谱能量分布曲线上，两个半极大值强度处对应的波长差，它标志着光谱纯度，同时也可以用来衡量半导体材料中对发光有贡献的能量状态离散度，LED的发光光谱的半宽度一般为30～100nm，光谱宽度窄意味着单色性好，发光颜色鲜明，清晰可见。 6.2 原理与特性 2．LED发光器件色度学参数 （1）主波长D 任何一个颜色都可以看作为用某一个光谱色按一定比例与一个参照光源（如CIE标准光源A、B、C等，能光源E，标准照明体D65等）相混合而匹配出来的颜色，这个光谱色就是颜色的主波长。 （2）CIE光谱三刺激值X、Y、Z X、Y、Z为颜色的三刺激值，它们的数值表示了三原色匹配该颜色时相互之间的比例。 （3）色度坐标x、y、z 三刺激值中的每一刺激值与其总和之比。 6.2 原理与特性 2．LED发光器件色度学参数 （4）纯度P 样品颜色接近主波长光谱色的程度就表示该样品颜色的纯度。 （5）色温Tc 光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时，称黑体的温度（Tc）为光源的色温度。 6.2 原理与特性 3．LED发光器件的电参数 （1）正向电压VF（Forward Voltage） 通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。 （2）反向电压VR（Reverse Voltage） 被测发光二极管器件通过的反向电流为确定值时，在两极间所产生的电压降。 （3）反向电流IR（Reverse Current） 加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。 6.2 原理与特性 4．LED的伏安特性 LED的I-V特性表征LED芯片PN结制备性能主要参数，LED通常都具有图6-7所示的伏安特性。由图中可见，LED的I-V特性具有非线性和单向导电性质。单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。 图6-7 LED的I-V特性 6.3 LED的测试 6.3.1 电性能测试 LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图6-7可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压。LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、反向电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。 LED电特性的测试一般在相应的恒流恒压源供电下，利用电压表和电流表进行测试，接线方法如图