1.led的特性_效率
發光二極管的效率可以用電光源的常用術語來表征,即對紅外光采用輻射效率ηe,對可見光則用發光效率ηl。但是也有用內量子效率ηqi和外量子效率ηqe來表征的;
ηqi=NT/G
公式中NT為輻射復合產生光子的效率,G為注入的電子空穴對書。這樣ηqi等于注入每個電子空穴對在半導體內所發生的光子數,最高可接近100% 。
ηqe=NT/G
公式中,NT為從發光二極管輸出光子的效率。這樣qei等于注入每個電子空穴對所產生的輸出器件外的有效光子數,一般只有0.01----13%。發射紅外的ηqe可達15%,而綠光ηqe,下降到1%以下。
使外量子效率顯著下降的主要原因是半導體本身的吸收,是光從半導體射入空氣時的反射損失和全反射損失造成的。例如GaAs的折射率n=3.6,反射損失為32%,用圖6所示結構的全反射損失為96%,出射的光只有百分之幾。采用圖7的結構,全反射損失大為減少。目前常用透明樹脂替代圖7的球型部分,以降低成本。
2.led的特性_光的光譜分布
對大多數半導體材料來說,由于折射率較大,在光逸出半導體之前,往往以經過多次反射,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帶隙Eg小些。例如,GaAs發射的峰值波長所對應的光子能量為1.1eV,比室溫下的帶隙Eg小0.3eV。改變GaAs1-xPx中的x值,峰值波長在620---680nm范圍內變化。譜線半寬度為200-300A。由此可知,發光二極管提供的是半寬度很大的單色光。
由于半導體的能隙溫度的上升而減小,因此它所發射的峰波長隨溫度的上升而增長,溫度系數約為2-3A/°C。
3.led的特性_發光強度分布
一種在GaP基片上生成GaAsP的發光二極管的發光分布溫度如圖8所示,譜線寬度為400A,發射的角度寬度約為 22° ,500W/sr。總之,發光二極管的幅通量是集中在一定角度內發射出去的。
4.led的特性_光出射度
圖9表明幾種半導體P-N結發射的光出射度與輸入電流的關系。可見,GaAs1-xPx和Ga1-xAlxAs,半導體發光管具有良好的線性,其他兩種則相當差。圖10表明發光二極管輸出的光通量強烈地依賴環境溫度,使用時必須加以考慮。
5.led的特性_響應時間
發光二極管的響應時間是標志反應速度的一個重要參數,尤其在脈沖驅動或電調制時顯得非常重要。響應時間是指注入電流后發光二極管啟亮(上升)和熄滅(衰減)的時間。發光二極管的上升時間隨著電流的增大近似的成指數地衰減。直接躍遷的材料如 (GaAs1-xPx)的響應時間僅幾個ns,而間接躍遷材料(如GaP)的響應時間則是 100ns。
發光二極管可利用交流供電或脈沖供電獲得調制光或脈沖光,調制頻率可高達幾十兆赫。這種直接調制技術使發光二極管在相位測距儀、能見度儀及短距離通訊中得到應用。
6.led的特性_壽命
發光二極管的壽命一般很長,電流密度小于1A/cm2的情況下,壽命可達1000000小時,即可連續點燃一百多年。這是任何光源均無法與它競爭的。發光二極管的亮度隨著工作時間的加長而衰退,這就是老化。老化的快慢與電流密度j和老化時間常數r有關。
目前限于工藝水平,發光二極管發射的幅通量(功率)只有微瓦、毫瓦級,幾十毫瓦的已很少見。隨著大功率器件的出現,其應用的領域將會日益擴大。