LED发光二极管特性测试(一).pdf

LED发光二极管特性测试（一） 摘要：使用常规实验仪器搭建了LED特性测试系统，测试了LE 的伏安特性、光强 分布特性、光谱特性、光功率与电流关系特性和发光效率与电流关系特性，得到了LE 的阈 值电压、正常电压、发光波长、半值角与指向性、峰值波长和光通量等参量。 1 引 言 目前半导体发光二极管 （LE ）已经被广泛应用于指示灯、仪表显示、手机背光源 和车载光源等照明领域。本文搭建的LE 特性测试系统，具有结构简单、综合性强、耗费资 金少的优势，可直接测量LE 的伏安特性、光强分布特性、光谱特性、光功率和电流关系特 性以及发光效率和电流关系特性；间接计算LE 的发光波长、正常工作电压和半值角、光通 量和发光效率。这些工作不仅丰富了普物实验的教学内容，使学生理解电子跃迁、空穴的形 成以及光强、光照度等基本概念，还可以深入、全面地研究LE 的特性。 2 实 验 2.1 实验器材 实验器材包括：精密数显直流稳流稳压电源、照度表、光功率计、分光计、直尺、 游标卡尺、滑线变阻器、万用表、颜色传感器、单色分光仪、频率计、电路板等；被测LE 有白色圆柱型LE 、 “食人鱼”LE （白光、红光、绿光和蓝光）。 2.2 设计原理与方法 通过如图1所示的测量电路，可以测量LE 的伏安特性，以确定LE 的阈值电压、 正向电压、正向电流、正常工作电压（简称为额定电压）以及发光波长。 图2是测量LE 光强分布的测试系统，取经过LE 轴线的测试平面，用照度表测量该 平面与光源中心等距离弧线上各点光强，以确定光强与LE 发光角度之间的关系，分析5种 LE 的光强分布，计算得到发光二极管的半值角和指向性。 图3是用TCS230型颜色传感器测LE 正常发光状态下的光谱成分的系统图，将测试 结果与单色仪测试的标准参量相比较，检验其准确性；据此计算得到峰值波长，检验LE 的发光纯度。 图4是测量LE 的光功率与电流关系特性的电路图，通过数据分析得到LE 发光一 致时的电流。 图5是测量LE 光通量的实验系统，将照度表的接受面顶端与被测LE 顶端相接触， 通过调节电流得到照度表的读数，以便分析其不同电流下的发光效率并做出发光效率和电流 的关系特性曲线。