2.2 发光峰值波长及其光谱分布
⑴ LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同,绘成一条分布曲线——光谱分布曲线。当此曲线确定之后,器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。
LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构(外延层厚度、掺杂杂质)等有关,而与器件的几何形状、封装方式无关。
无论什么材料制成的LED,都有一个相对光强度最强处(光输出),与之相对应有一个波长,此波长叫峰值波长,用λp表示。只有单色光才有λp波长。
⑵ 谱线宽度:在LED谱线的峰值两侧±△λ处,存在两个光强等于峰值(光强度)一半的点,此两点分别对应λp-△λ,λp+△λ之间宽度叫谱线宽度,也称半功率宽度或半高宽度。
半高宽度反映谱线宽窄,即LED单色性的参数,LED半宽小于40 nm。
⑶ 主波长:有的LED发光不单是单一色,即不仅有一个峰值波长;甚至有多个峰值,并非单色光。为此描述LED色度特性而引入主波长。主波长就是人眼所能观察到的,由LED发出主要单色光的波长。单色性越好,则λp也就是主波长。
如GaP材料可发出多个峰值波长,而主波长只有一个,它会随着LED长期工作,结温升高而主波长偏向长波。
3 热学特性 LED的光学参数与pn结结温有很大的关系。一般工作在小电流IF<10mA,或者10~20 mA长时间连续点亮LED温升不明显。若环境温度较高,LED的主波长或λp 就会向长波长漂移,BO也会下降,尤其是点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响应专门设计散射通风装置。 LED的主波长随温度关系可表示为λp( T′)=λ0(T0)+△Tg×0.1nm/℃ 由式可知,每当结温升高10℃,则波长向长波漂移1nm,且发光的均匀性、一致性变差。这对于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备、确保LED长期工作。
通常把亮度降到Bt=1/2BO所经历的时间t称为二极管的寿命。测定t要花很长的时间,通常以推算求得寿命。测量方法:给LED通以一定恒流源,点燃103 ~104 小时后,先后测得BO ,Bt=1000~10000,代入Bt=BO e-t/τ求出τ;再把Bt=1/2BO代入,可求出寿命t。 长期以来总认为LED寿命为106小时,这是指单个LED在IF=20mA下。随着功率型LED开发应用,国外学者认为以LED的光衰减百分比数值作为寿命的依据。如LED的光衰减为原来35%,寿命>6000小时。