LED的參數與特性

發(fā)光二極管有紅外（非可見(jiàn)）與可見(jiàn)光兩個(gè)系列，前者可用輻射度，后者可用光度學(xué)來(lái)量度其光學(xué)特性。

2.1 發(fā)光法向光強及其角分布Iθ

2.1.1 發(fā)光強度（法向光強）是表征發(fā)光器件發(fā)光強弱的重要性能。LED 大量應用要求是圓柱、圓球封裝，由于凸透鏡的作用，故都具有很強指向性：位于法向方向光強最大，其與水平面交角為90°。當偏離正法向不同θ角度，光強也隨之變化。發(fā)光強度隨著(zhù)不同封裝形狀而強度依賴(lài)角方向。

2.1.2 發(fā)光強度的角分布Iθ是描述LED發(fā)光在空間各個(gè)方向上光強分布。它主要取決于封裝的工藝（包括支架、模粒頭、環(huán)氧樹(shù)脂中添加散射劑與否）

⑴ 為獲得高指向性的角分布（如圖4）

① LED 管芯位置離模粒頭遠些；

② 使用圓錐狀（子彈頭）的模粒頭；

③ 封裝的環(huán)氧樹(shù)脂中勿加散射劑。

采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性。

⑵ 當前幾種常用封裝的散射角(2θ1/2 角)圓形LED：5°、10°、30°、45°。

2.2 發(fā)光峰值波長(cháng)及其光譜分布

⑴ LED 發(fā)光強度或光功率輸出隨著(zhù)波長(cháng)變化而不同，繪成一條分布曲線(xiàn)——光譜分布曲線(xiàn)。當此曲線(xiàn)確定之后，器件的有關(guān)主波長(cháng)、純度等相關(guān)色度學(xué)參數亦隨之而定。

LED 的光譜分布與制備所用化合物半導體種類(lèi)、性質(zhì)及pn結結構（外延層厚度、摻雜雜質(zhì)）等有關(guān)，而與器件的幾何形狀、封裝方式無(wú)關(guān)。

下圖繪出幾種由不同化合物半導體及摻雜制得LED 光譜響應曲線(xiàn)。其中

① 是藍色InGaN/GaN 發(fā)光二極管，發(fā)光譜峰λp = 460～465nm；

② 是綠色GaP:N 的LED，發(fā)光譜峰λp = 550nm；

③ 是紅色GaP:Zn-O 的LED，發(fā)光譜峰λp = 680～700nm；

④ 是紅外LED 使用GaAs 材料，發(fā)光譜峰λp = 910nm；

⑤ 是Si 光電二極管，通常作光電接收用。

由圖可見(jiàn)，無(wú)論什么材料制成的LED，都有一個(gè)相對光強度最強處（光輸出最大），與之相對應有一個(gè)波長(cháng)，此波長(cháng)叫峰值波長(cháng)，用λp表示。只有單色光才有λp波長(cháng)。

⑵ 譜線(xiàn)寬度：在LED 譜線(xiàn)的峰值兩側±△λ處，存在兩個(gè)光強等于峰值（最大光強度）一半的點(diǎn)，此兩點(diǎn)分別對應λp-△λ，λp+△λ 之間寬度叫譜線(xiàn)寬度，也稱(chēng)半功率寬度或半高寬度。半高寬度反映譜線(xiàn)寬窄，即LED 單色性的參數，LED 半寬小于40 nm。

⑶ 主波長(cháng)：有的LED 發(fā)光不單是單一色，即不僅有一個(gè)峰值波長(cháng)；甚至有多個(gè)峰值，并非單色光。為此描述LED 色度特性而引入主波長(cháng)。主波長(cháng)就是人眼所能觀(guān)察到的，由LED 發(fā)出主要單色光的波長(cháng)。單色性越好，則λp也就是主波長(cháng)。如GaP 材料可發(fā)出多個(gè)峰值波長(cháng)，而主波長(cháng)只有一個(gè)，它會(huì )隨著(zhù)LED 長(cháng)期工作，結溫升高而主波長(cháng)偏向長(cháng)波。

2.3 光通量

光通量F是表征LED 總光輸出的輻射能量，它標志器件的性能優(yōu)劣。F為L(cháng)ED 向各個(gè)方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流直接有關(guān)。隨著(zhù)電流增加，LED 光通量隨之增大?？梢?jiàn)光LED 的光通量單位為流明（lm）。

LED向外輻射的功率——光通量與芯片材料、封裝工藝水平及外加恒流源大小有關(guān)。目前單色LED 的光通量最大約1 lm，白光LED 的F≈1.5~1.8 lm（小芯片），對于1mm