LED發(fā)光二極管特性測(cè)試（一）

1 引 言

目前半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈、儀表顯示、手機(jī)背光源和車(chē)載光源等照明領(lǐng)域。本文搭建的LED特性測(cè)試系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、綜合性強(qiáng)、耗費(fèi)資金少的優(yōu)勢(shì)，可直接測(cè)量LED的伏安特性、光強(qiáng)分布特性、光譜特性、光功率和電流關(guān)系特性以及發(fā)光效率和電流關(guān)系特性;間接計(jì)算LED的發(fā)光波長(zhǎng)、正常工作電壓和半值角、光通量和發(fā)光效率。這些工作不僅豐富了普物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生理解電子躍遷、空穴的形成以及光強(qiáng)、光照度等基本概念，還可以深入、全面地研究LED的特性。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)器材包括：精密數(shù)顯直流穩(wěn)流穩(wěn)壓電源、照度表、光功率計(jì)、分光計(jì)、直尺、游標(biāo)卡尺、滑線變阻器、萬(wàn)用表、顏色傳感器、單色分光儀、頻率計(jì)、電路板等;被測(cè)LED有白色圓柱型LED、“食人魚(yú)”LED(白光、紅光、綠光和藍(lán)光)。

2.2 設(shè)計(jì)原理與方法

通過(guò)如圖1所示的測(cè)量電路，可以測(cè)量LED的伏安特性，以確定LED的閾值電壓、正向電壓、正向電流、正常工作電壓(簡(jiǎn)稱(chēng)為額定電壓)以及發(fā)光波長(zhǎng)。

圖2是測(cè)量LED光強(qiáng)分布的測(cè)試系統(tǒng)，取經(jīng)過(guò)LED軸線的測(cè)試平面，用照度表測(cè)量該平面與光源中心等距離弧線上各點(diǎn)光強(qiáng)，以確定光強(qiáng)與LED發(fā)光角度之間的關(guān)系，分析5種LED的光強(qiáng)分布，計(jì)算得到發(fā)光二極管的半值角和指向性。

圖3是用TCS230型顏色傳感器測(cè)LED正常發(fā)光狀態(tài)下的光譜成分的系統(tǒng)圖，將測(cè)試結(jié)果與單色儀測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)參量相比較，檢驗(yàn)其準(zhǔn)確性;據(jù)此計(jì)算得到峰值波長(zhǎng)，檢驗(yàn)LED的發(fā)光純度。

圖4是測(cè)量LED的光功率與電流關(guān)系特性的電路圖，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得到LED發(fā)光一致時(shí)的電流。

圖5是測(cè)量LED光通量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將照度表的接受面頂端與被測(cè)LED頂端相接觸，通過(guò)調(diào)節(jié)電流得到照度表的讀數(shù)，以便分析其不同電流下的發(fā)光效率并做出發(fā)光效率和電流的關(guān)系特性曲線。