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1W级白光LED光电特性的研究摘要：研究了1W级白光发光二极管（LED）的直流电学特性和光学特性，采用照度计在暗室测量并研究其发光效率随电功率变化的关系。
研究结果表明，白光LED的工作电流与电压呈指数变化；发光效率经过一个最大值后随电功率增加而减小。
发光效率降低的主要原因是结温升高、电流泄露等导致的载流子有效复合几率下降所致，因此LED需工作在恒流状态下。
关键词：白光LED 光电特性发光效率A Study of the Electrical and Optical Properties of 1-W Level White LED Abstract The electrical properties and optical properties of DC of the 1W-level white light-emitting diode (LED) were studied, also the relationship of luminous efficiency were measured and studied with input power using Light meter in darkroom. The results show that the current of white LED changes exponentially with the voltage; and after the luminous efficiency reached at a maximum value, it decreased with the increase of input power. The main reasons that luminous efficiency decreased are higher temperature of LED chip, more leakage current caused by the increase of the current. Therefore LED need to work in a constant current state.Key words: White LED; Optical and Electrical Properties; Luminous efficiency1 引言进入21世纪，随着半导体制造技术和封装技术的不断进步，长期用于指示和显示的半导体光源正向照明领域发展[2]。
LED的电学参数及其测试技术LED（Light Emitting Diode）是一种半导体元件，具有发光特性。
为了更好地了解和使用LED，需要了解其电学参数及相应的测试技术。
1. 电流（Current）：LED的电流是指通过LED时的电流大小。
一般来说，LED的亮度与电流成正比，但过大的电流会造成LED热量集中和损坏，过小的电流则会导致亮度不足。
测试LED电流的常用方法是通过电流表进行测量，可以通过串联一个电阻确定电流大小。
2. 电压（Voltage）：LED的电压是指在正常工作时通过LED两端的电压差。
LED的电压通常在设计时确定，正常工作电压范围内的电压变化不会对亮度产生较大影响，但过大的电压会使LED损坏。
测试LED电压的方法常见的有多用途表进行测量。
3. 亮度（Brightness）：LED的亮度是指LED发出的光的强度。
LED的亮度与电流成正比，与电压无直接关系。
常见的测试LED亮度的方法是使用光功率计测量LED发出的光辐射功率。
5. 色彩指数（Color Rendering Index，CRI）：LED的色彩指数是指LED发出光与自然光的颜色相似程度。
色彩指数常用0-100的数值表示，数值越高，颜色还原能力越好。
测试LED色彩指数的方法是使用色彩指数计测量LED发出光的颜色。
6. 故障模式（Failure Mode）：LED的故障模式是指LED在长时间使用中可能出现的故障形式。
常见的故障模式有LED亮度衰减、灯丝断裂等。
测试LED故障模式的方法是对LED进行长时间的使用和观察，或者进行特殊的实验条件下的测试。
测试LED电学参数的一般方法是使用相应的测试仪器进行测量，例如电流表、多用途表、光功率计、色温计和色彩指数计等。
测试时需要注意选择合适的测量范围和保持恒定的测试条件，同时还需要根据LED的特性来判断测试结果的可靠性。
LED光源的物理特性及其在照明中的应用随着人们对照明品质的提高，LED光源愈发受到重视。
LED即发光二极管，其照明品质和用途都不断扩大。
本文将会介绍LED光源的物理特性，并探讨其在照明中的应用。
一、 LED的物理特性1. 半导体材料的电子学性质LED之所以具有发光能力，是因为LED芯片中采用了半导体材料，而半导体材料的电子学属性是非常重要的。
在半导体材料中，有两个关键的部分，即导带和价带。
通常来说，由于导带内的电子具有比价带内的电子更高的能量，因此它们倾向于从导带向价带移动。
2. 光电效应的物理原理LED中的光电效应也是非常重要的。
当半导体材料获得足够的能量时，电子会跨越能隙进入更高的能量状态。
在这个过程中，电子失去的能量被释放为光。
因此，只有当一个材料的能带结构允许跨越一个能隙时，才有可能发出可见光。
二、 LED在照明中的应用随着光电学的进步，LED灯具的应用范围越来越广泛。
那么LED在照明中的应用有哪些呢？1. 建筑照明在建筑照明领域，LED灯具可作为建筑幕墙、广告招牌等区域照明使用。
较为规则的造型和高效节能、长寿命的特性，使LED在照明中应用广泛。
2. 道路照明LED路灯比起传统路灯具有更多的优点。
采用LED光源的路灯可以提高整体的照明效果，它们的使用范围包括城市道路、公路、城际车站等位置。
在城市规划中，采用LED作为商品灯光源是非常可行的，实现了高光效、节能低耗的照明体验，能够为城市新增更美丽的景观。
3. 室内照明LED灯具逐渐流行于广大家庭。
现在两个主流的(LED)灯泡类型是A60和GU10。
家居场景也相应的出现大量的LED灯具，如吊灯、台灯以及壁灯等等。
采用LED光源的灯具效果明显更好，且可更好地满足生活中对于照明的需求。
总的来说，LED光源作为一种新兴的光源产品，具有非常多的优势，如低能耗、长寿命、高光效等等。
在未来的发展中，随着新技术的出现，LED将在照明工业中扮演更加重要的角色，未来的市场前景值得期待。
LED基本理论知识半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
此主题相关图片如下：假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在*近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
LED照明的电压电流特性及几种驱动方式的分析首先，LED的电压电流特性决定了在给定电流下，LED的电压会保持相对稳定，而电压的变化会导致电流的变化。
一般来说，LED的电压电流特性可以通过IV曲线来表示。
IV曲线是指LED的电流与电压之间的对应关系。
在LED的工作过程中，当电压低于其正向电压时，电流会非常小；而当电压高于正向电压时，电流迅速增加。
这个正向电压被成为LED的开启电压。
LED的电压电流特性在驱动LED的过程中非常重要。
一般情况下，LED的驱动电源需要提供一个恒定的电流，以确保LED的亮度稳定。
通过限制电流的大小，可以有效控制LED的亮度。
此外，需要注意的是，驱动LED时，应尽量避免驱动电流超过LED的额定电流，否则可能会导致LED的损坏。
LED的驱动方式主要有以下几种：1.电流驱动方式：电流驱动方式是最常见、最简单的驱动方式。
在这种方式下，电流是被控变量，电压是固定的。
通过在电路中添加电流控制器或稳流源，可以实现对LED电流的精确控制。
常见的电流驱动方式有恒流源、驱动电流和限流电阻驱动等。
2.电压驱动方式：电压驱动方式是通过控制电压来达到驱动LED的目的。
在这种方式下，电压是被控变量，电流是根据电压自行调节的。
常见的电压驱动方式有直流稳压电源、电流源驱动和串联电流调整驱动等。
3.PWM调光驱动方式：PWM调光驱动方式是通过调节脉冲宽度来控制LED的亮度。
通过快速的切换LED的通断状态，可以改变LED的平均亮度。
PWM调光驱动方式可以实现对LED亮度的无级调节，同时能够提高LED的效果。
4.线性调光驱动方式：线性调光驱动方式是通过调节电流大小来控制LED的亮度。
通过改变电流的大小，可以实现对LED亮度的调节。
线性调光驱动方式具有调光平滑、调光范围宽等特点。
综上所述，LED照明的电压电流特性以及不同的驱动方式对于实现高效、稳定、可控制的LED照明非常重要。
通过了解LED的电压电流特性，可以更好地选择适合的驱动方式，以满足不同照明需求。
LED 的电学、热学及光学特性研究2011-05-11 16:05:15 文章来源:明导国际我来说两句 (0••导读: LED 的发光性能不仅和其电学特性相关,还受其结温影响。
因此,通过实际测试和仿真工具来研究其散热性能及热管理方法在LED 的设计过程中十分重要。
本文对LED 的电学、热学及光学特性进行了协同研究。
在仿真方面,完成了一个板级系统的电-热仿真;在测试方面,讨论了一个热-光联合测试系统的应用。
o关键字o LED电学热学光学特性电-热仿真• 1. 简介众所周知,LED的有效光辐射(发光度和/或辐射通量严重受其结温影响(如图一所示,数据来源于Lumileds Luxeon DS25 的性能数据表。
单颗LED 封装通常被称为一级LED,而多颗LED 芯片装配在同一个金属基板上的LED 组件通常被称为二级LED。
当二级LED 对光的均匀性要求很高时,结温对LED 发光效率的影响这个问题将十分突出[1]。
文献[2]中提到,可以利用一级LED 的电、热、光协同模型来预测二级LED 的电学、热学及光学特性。
前提是需要对LED 的散热环境进行准确建模。
本文第 2 节中我将讨论怎样通过实测利用结构函数来获取LED 封装的热模型,并将简单描述一下我们用来进行测试的一种新型测试系统。
第 3 节中,首先我们回顾了电-热仿真工具的原理,然后将此原理扩展应用到板级的热仿真以帮助优化封装结构的简化热模型。
在文章的最后我们将介绍一个应用实例。
2. 建立LED 封装的简化热模型关于半导体封装元器件的简化热模型(CTMs的建立,学术界已经进行了超过10 年的讨论。
现在,对于建立封装元器件特别是IC封装的独立于边界条件的稳态简化热模型(CTMs,大家普遍认同DELPHI 近似处理方法[3][4][5]。
为了研究元器件的瞬态散热性能,我们需要对CTM 进行扩展,扩展后的模型称之为瞬态简化热模型(DCTMs。
欧盟通过PROFIT 项目[7]制定了建立元器件DCTM 的方法,并且同时扩展了热仿真工具[6]的功能以便能够对DCTM 模型进行仿真计算。
