LED的參數(shù)與特性

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

2.1 發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分布Iθ

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

2.1.2 發(fā)光強(qiáng)度的角分布Iθ是描述LED發(fā)光在空間各個方向上光強(qiáng)分布。它主要取決于封裝的工藝（包括支架、模粒頭、環(huán)氧樹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(yuǎn)些；

② 使用圓錐狀（子彈頭）的模粒頭；

③ 封裝的環(huán)氧樹脂中勿加散射劑。

采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性。

⑵ 當(dāng)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)光峰值波長及其光譜分布

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

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

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

① 是藍(lán)色I(xiàn)nGaN/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，無論什么材料制成的LED，都有一個相對光強(qiáng)度最強(qiáng)處（光輸出最大），與之相對應(yīng)有一個波長，此波長叫峰值波長，用λp表示。只有單色光才有λp波長。

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

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

2.3 光通量

光通量F是表征LED 總光輸出的輻射能量，它標(biāo)志器件的性能優(yōu)劣。F為LED 向各個方向發(fā)光的能量之和，它與工作電流直接有關(guān)。隨著電流增加，LED 光通量隨之增大?？梢姽釲ED 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