led光源和光學(xué)特性檢測

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1、.....1.概述led作為新型光電發(fā)光器件，由于它的低碳環(huán)保體積小重量輕成本低壽命長的優(yōu)勢，正越來越受到人們的追捧，發(fā)展勢頭異常迅猛，是光電專家所始料不及的。LED不但廣泛應(yīng)用作于各種照明光源，指示標(biāo)記燈，而且還大批量用于LCD的背光源，大有取代傳統(tǒng)的熒光燈管而成為LCD電視的新寵。此外，LED還可以作為許多測量儀器的光源。完全意義上的LED電視發(fā)展也很快，雖然它現(xiàn)在大多用于戶外，由于他的高亮度和逼真的色彩以及動態(tài)效果極佳，走進千家萬戶也只是時間問題。因此，讓我們?nèi)嬲J識LED這個新型小伙伴，就顯得十分緊迫。自1976年第一個紅光LED

2、問世以來，經(jīng)過30年的發(fā)展，LED已形成各種光譜系列產(chǎn)品，單個LED的功率也從最初的零點零幾瓦發(fā)展至幾瓦乃至數(shù)十瓦。2001年白光LED研制成功，人們期待LED最終能進入照明領(lǐng)域，甚至進入家庭照明。最新白光LED的研究成果更是激動人心。小功率LED的發(fā)光效率已達100lm/W。特別是RGB－LED的研究結(jié)果表明，LED也與常規(guī)三基色熒光燈一樣，可以獲得各種不同的色溫和均勻的照明環(huán)境。LED光源的進展和人們對它在照明領(lǐng)域中應(yīng)用的期待，也對相應(yīng)的光學(xué)檢測技術(shù)有了新的要求。由于LED的光學(xué)特性與傳統(tǒng)光源有較大差別，需要研究開發(fā)適應(yīng)這種新型光源的

3、測量方法。2.LED光源LED（Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達80～90%。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進行對比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm／W，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm／W，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lm／W，壽命大約為1

4、0000小時，而直徑為5毫米的白光LED為20～28lm／W，壽命可大于100000小時。有人還預(yù)測，未來的LED壽命上限將無窮大。大功率，指發(fā)光工率大，一般指0.5W，1W3W5W或更高的。光強與流明是比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率都是單顆應(yīng)用，加很大的散熱片。小功率一般是0.06W左右的。插件和食人魚等。現(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的，LED的角度越小它的亮度越高。如果是5MM的LED180度角的白光

5、的亮度只有幾百MCD，如果是15度角的亮度就要去到一萬多兩萬MCD的亮度了，亮度相差好幾十倍了，如果是用于照明..........用的，在戶外最好是用大功率的LED了，亮度就更高了，單個功率有1W，3W，5W，還有的是用多個大功率組合成一個大功率的LED，功率去到幾百都有。LED的發(fā)光原理LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，

6、一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成P-N結(jié)材料決定的。LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具

7、有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光

8、區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63e