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LED的主要參數與特性——LED的光學特性(二)

2023-05-06 11:11:33
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    (2)發光峰值波長及其光譜分布

     LED所發的光并非單一波長。無論用什么材料制成的LED,其光譜分布曲線都有100%相對光強度***強處(光輸出蕞大),與之相對應有個波長,此波長稱為峰值波長,用A表示。LED是指其軸線方向上的發光強度。若在該方向,LED的發光強度通常是指法線(對于圓柱形上輻射強度為1/683W/sr時,則發光強度為lcd。由于一般LED的發光強度小,所以,發光強度常用mcd作為單位。LED的發光強度或光功率輸出隨著波長變化而不同,可繪成一條分布曲線,即為光譜分布曲線。當此曲線確定之后,器件的主波長、純波長λ(mm)度等相關色度參數亦隨之確定LED的光譜分布與制備時所用化合物半導體的種類、性質及PN結結構(外延層厚度、摻雜雜質)等有關,而與器件的幾何形狀、封裝方式無關。

    對于大多數半導體材料而言,由于折射率較大,在光逸出半導體之前,往往已經過多次反射。由于短波光比長波光易于吸收,所以,峰值波長所對應的光子能量比半導體材料的能量E小。例如, GaAs LED所發射光的峰值波長所對應的光子能量為11eV,比室溫下的半導體材料的能量Eg小03eV。改變GaAs1xP中的x值,峰值波長在620~680mm范圍內變化。譜線半寬度為20~30m。由此可知,LED提供的是譜線半寬度很大的單色光。由于半導體的能量隨溫度的上升而減小,因此,它所發射光的峰值波長隨溫度的上升而增大,溫度系數為0.2~0.3nm/℃。

    在LED譜線的峰值兩側±Aλ處存在兩個光強等于峰值(蕞大光強度)一半的點,這兩個點分別對應的A-△和2+△之間的寬度叫譜線寬度,也稱半功率寬度或半高寬度。半高寬度反映譜線寬窄,即為描述LED單色性的參數,小于40nm。光譜半寬度2△x表示LED的光譜純度。

    兩只不同型號LED的發光強度角分布情況,中垂線(法線)AO的坐標為相對發光強度(即發光強度與蕞大發光強度之比)。顯然,法線方向上的相對發光強度為1,離開法線方向的角度越大,相對發光強度越小??梢缘玫桨胫到腔蛞暯侵?。半值角是指發光強度為軸向強度一半的方向與發光軸向(法向)的夾角。半值角的2倍為視角(或稱半功率角)。

    對于LED的光譜特性主要看它的單色性是否優良,而且要注意到紅光、黃光、藍光、綠光、白光LED等的主要顏色是否純正。在許多場合下,比如交通信號燈對顏色的要求比較嚴格,而目前我國的一些LED信號燈中綠色發藍,紅色的為深紅。從這個現象來看,對LED的光譜特性進行專門研究是非常必要而且很有意義的。有的LED發出的光不是單一色光,即不僅有一個峰值波長,而是有多個峰值,并非單色光。為描述LED的色度特性而引入了主波長。主波長就是人眼所能觀察到的,由LED發出的主要單色光的波長。如GaP材料可發出多個峰值波長,而主波長只有一個,隨著LED長期工作,結溫升高,主波長將偏向長波長。


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