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LED的主要参数与特性——LED的光学特性(二)

2023-05-06 11:11:33
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    (2)发光峰值波长及其光谱分布

     LED所发的光并非单一波长。无论用什么材料制成的LED,其光谱分布曲线都有100%相对光强度***强处(光输出蕞大),与之相对应有个波长,此波长称为峰值波长,用A表示。LED是指其轴线方向上的发光强度。若在该方向,LED的发光强度通常是指法线(对于圆柱形上辐射强度为1/683W/sr时,则发光强度为lcd。由于一般LED的发光强度小,所以,发光强度常用mcd作为单位。LED的发光强度或光功率输出随着波长变化而不同,可绘成一条分布曲线,即为光谱分布曲线。当此曲线确定之后,器件的主波长、纯波长λ(mm)度等相关色度参数亦随之确定LED的光谱分布与制备时所用化合物半导体的种类、性质及PN结结构(外延层厚度、掺杂杂质)等有关,而与器件的几何形状、封装方式无关。

    对于大多数半导体材料而言,由于折射率较大,在光逸出半导体之前,往往已经过多次反射。由于短波光比长波光易于吸收,所以,峰值波长所对应的光子能量比半导体材料的能量E小。例如, GaAs LED所发射光的峰值波长所对应的光子能量为11eV,比室温下的半导体材料的能量Eg小03eV。改变GaAs1xP中的x值,峰值波长在620~680mm范围内变化。谱线半宽度为20~30m。由此可知,LED提供的是谱线半宽度很大的单色光。由于半导体的能量随温度的上升而减小,因此,它所发射光的峰值波长随温度的上升而增大,温度系数为0.2~0.3nm/℃。

    在LED谱线的峰值两侧±Aλ处存在两个光强等于峰值(蕞大光强度)一半的点,这两个点分别对应的A-△和2+△之间的宽度叫谱线宽度,也称半功率宽度或半高宽度。半高宽度反映谱线宽窄,即为描述LED单色性的参数,小于40nm。光谱半宽度2△x表示LED的光谱纯度。

    两只不同型号LED的发光强度角分布情况,中垂线(法线)AO的坐标为相对发光强度(即发光强度与蕞大发光强度之比)。显然,法线方向上的相对发光强度为1,离开法线方向的角度越大,相对发光强度越小。可以得到半值角或视角值。半值角是指发光强度为轴向强度一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。半值角的2倍为视角(或称半功率角)。

    对于LED的光谱特性主要看它的单色性是否优良,而且要注意到红光、黄光、蓝光、绿光、白光LED等的主要颜色是否纯正。在许多场合下,比如交通信号灯对颜色的要求比较严格,而目前我国的一些LED信号灯中绿色发蓝,红色的为深红。从这个现象来看,对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。有的LED发出的光不是单一色光,即不仅有一个峰值波长,而是有多个峰值,并非单色光。为描述LED的色度特性而引入了主波长。主波长就是人眼所能观察到的,由LED发出的主要单色光的波长。如GaP材料可发出多个峰值波长,而主波长只有一个,随着LED长期工作,结温升高,主波长将偏向长波长。


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