半导体照明技术：第十三章 发光二极管测试

1、第十三章 发光二极管的测试13.1 发光器件的效率 发光效率： 单位电功率（W）下输出的光通量（lm) 功率效率：输入功率（W）转变成辐射功率(W)效率)/(0WlmIVFPFe%1001IVFPPep1,F 分别为总的光通量和照明效率PF113.1.3 量子效率 量子效率是注入载流子复合产生光量子的效率 分为内量子效率 和外量子效率 内量子效率：单位时间有源层产生的光子与注入到PN结中的电子的比值 外量子效率：单位时间辐射到器件外部的光子与注入到LED中的电子的比值 分别为注入效率和卒取效率（extraction efficiency） 卒取效率:单位时间辐射到器件外部的光子与单位时间有源层

2、产生的光子的比值eexijeiexj,13.2 电学参数 正向电压VF ：通过正向电流为规定值时，在两极间产生的电压降。一般在1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。 LED 的I-V特性 反向击穿电压VR：一定漏电流下器件两端的反向电压值。严格取反向10uA时的电压 反向电流IR：给定反向电压下流过器件的反向电流值。一般取-5V条件下测量。13.2.2 总电容 总电容C：结电容Cj和管壳电容之和 响应时间：上升时间tr，下降时间tf 当LED接在高频电路中使用时，要考虑到结电容和上升、下降时间，否则LED无法正常工作。在高频电路中使用LED时，还要考虑以下两个因素：相对亮度IF 13.3

3、光电特性参数光电响应特性 把光信号随电信号变化的快慢称为响应 响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。 不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs、GaN其响应时间10-9S，GaP为10-7 S。因此它们可用在10100 MHz高频系统13.4.1 法向光强I0的测定 有了标准光源和校正好的视见函数接收器，即可进行I0的测定。 测量距离按CIE推荐的标准条件A和B设置 探测器要求一个面积为100mm2的圆入射孔径13.4.2 发光强度角分布（半强度角和偏差角） 测量法向（=0）方向的光强度值，设为100%。 从090o旋转样品基座，得到I/与之间

4、的关系。 优先采用极坐标图来表示，也可用直角坐标图一表示。13.4.3 总光通量的测量 总光通量的测量方法有分布光度计和积分球系统 分布光度计测量又包括照度分布积分法和光强积分法 光强积分法 照度分布积分法 分布光度计方法难度较大，没能广泛应用。目前，科研和产业界均采用积分球方法ddITOTsin),(200 )(STOTdSE13.4.3 总光通量的测量积分球系统： 两个半球体合成的空心球体，球的半径应比待测器件的线度大得多 球的内表面涂有白色反光涂料（如氧化镁、硫酸钡等），以产生漫反射 在垂直位置放置视见函数接收器 先将标准器件放在入射窗口进行定标，再换成待测器件，测量出光通量F13.5

5、色度学参数光谱分布曲线： 发光的相对强度（能量）随波长变化的分布曲线 光谱分布与发光材料的种类、性质以及发光机构（外延层厚度、掺杂杂质）有关，而与器件几何形状、封装方式等无关 峰值波长：光谱分布曲线的发光强度最大处对应的波长 光谱辐射带宽：功率的半强度功率点对应的波长范围x1x2p人眼感光13.5 色度学参数 1 蓝光蓝光InGaN/GaN 2 绿光绿光 GaP:N 3 红光红光 GaP:Zn-O 4 红外红外GaAs 5 Si光敏光电管光敏光电管 6 标准钨丝灯标准钨丝灯上图绘出几种由不同化合物半导体及掺杂制得上图绘出几种由不同化合物半导体及掺杂制得LED光谱响应曲光谱响应曲线。其中线。其中

6、LED 光谱分布曲线：光谱分布曲线： 是蓝色是蓝色InGaN/GaN发光二极管，发光谱峰发光二极管，发光谱峰p = 460465nm； 是绿色是绿色GaP:N的的LED，发光谱峰，发光谱峰p = 550nm； 是红色是红色GaP:Zn-O的的LED，发光谱峰，发光谱峰p = 680700nm； 是红外是红外LED使用使用GaAs材料，发光谱峰材料，发光谱峰p = 910nm； 是是Si光电二极管，通常作光电接收用。光电二极管，通常作光电接收用。 光谱分布曲线确定之后，器件的有关色度光谱分布曲线确定之后，器件的有关色度学参数等相关色度学参数亦随之而定学参数等相关色度学参数亦随之而定 测量实例（蓝光测量实例（蓝光LED 350mA） 13.5 色度学参数13.6 热学参数（结温、热阻）13.6 热学参数（结温、热阻）红外热象法 红外热象仪主要由光学器件和探测器两部分组成，光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即热图 13.6 热学参数（结温、热阻）正向电压法 用低占空比的脉冲电流对LED供电，并测量温箱在不同温度下的电流强度对应的电压值。 由于使用了足够短的脉冲，有理由相信在短时间的测量中，电流不会使结温上升。 只要温箱温度保持恒定时间足够长，结温与环境温度相同，因此，测量所得的电压能够对结温定标 只要温箱温度保持恒