SMD LED参数讲解1213

LED介紹系列培训教材之參數講解2010-01-28目錄一.電性參數講解1、IF2、VF3、VR4、IR5、LED正常测试参数二.物理特性參數講解1、應用提要–專用名詞術語2、光学常用名词3、标准光源4、发光角度5、波长6、色温定義﹕即順向電流值單位﹕mAIFL﹕順向電流最小值IFM﹕順向電流中間值IFH﹕順向電流最大值(允許加的最大的正向直流電流﹐超過此值可損壞二極管)使用條件﹕LED正常使用條件為20mA1.IF及關聯參數說明a、電流與電壓間的關系說明:當電壓超過一定值後﹐正向電流隨電壓迅速增加而發光.ForwordVoltageVF(V)ForwardCurrentIF(mA)IF-VF(Ta=25℃)b、電流與溫度間的關系說明﹕此圖表說明當産品在某一特定溫度時可設定通過的電流值.ForwardCurrentIF(mA)AmbientTemperatureTa(℃)IF-Tac、電流與亮度間的關系1.LED在可使用的電流範圍內﹐發光亮度隨著電流的增加而增強﹔2.發光強度的增加與結晶材料及用以控制n﹑p層的雜質有關.RelativeLuminousIntensity-IF(Ta=25℃)RelativeLuminousIntensityForwardCurrentIF(mA)2.VF及關聯參數說明定義﹕即順向電壓值;單位﹕V;正常工作電壓﹕規格書等參數表所標示的工作電壓是在給定的順向電流下得到的(一般是20mA時測得);VFLL﹕低順向電壓驅動時最小值VFLH﹕低順向電壓驅動時最大值VFHL﹕高順向電壓驅動時最小值VFHH﹕高順向電壓驅動時最大值a、I-V曲線(伏安特性曲線)說明：在正向電壓小於某一值時,電流極小LED不發光.當電壓超過某一值後,正向電流隨著電壓迅速增加而發光.由V-I曲線可以得出發光二極管的正向電壓﹑反向電流及反向電壓等參數.V順向特性100uA100uA01V1.5V2V2.5V5V10V逆向特性IIRVFHVFL20mAb、電壓與溫度間的關系說明：1.在外界溫度升高時﹐內阻變小﹐VF將會下降;2.LEDP/N結的溫度對LED的使用壽命﹑輸出光強﹑主波長(顏色)等因素都有很大的影響,在超高亮度和功率型LED器件及陣列組件中,不合理的結構設計將導致P/N結的溫度升高,嚴重影響到LED的性能﹑使用壽命和可靠性.3.VR定義﹕逆向電壓值;單位﹕V;VR設定值﹕5V&6V;注意事項﹕在逆向施加高電壓會導致元件受損﹐因此操作時須留意逆向電壓的極限值。4.IR定義﹕逆向電流值;單位﹕uA;正常IR讀值範圍﹕普通産品以VR=5V條件下逆向電流值＜5uA;高檔産品以VR=6V條件下逆向電流值＜1uA.5、LED正常测试参数LED正常使用和測試條件正常使用正向電流=20mA測試條件正向電流IF:20mA正向電壓VF:5VVR=-6VIR10uASMDLED各光電參數的正常范圍普通燈(紅.黃.橙.黃綠.琥珀)正向電名壓VF:1.6V～2.4V(籃紫純綠白)正向電壓VF:2.5V～4.2V1.應用提要–專用名詞術語光度學和輻射度學的名詞術語為了描述光感應器的靈敏度和發光源的光亮度，有必要定義光的發射量和接收量之間的關系。有很多人第一次見到這些名詞術語後，都會對光度學和輻射度學這兩種體系的測量法產生混淆。所以提供以下詳細的描述。光度學體系定義為人眼所感知到的光，人眼對光的敏感度由光的波長或顏色決定的(如下圖所示)。敏感度的峰值出現在可見光譜內的綠色部份，而人眼對紅外線或紫外光的反應則是零。輻射度體系描述為光量在物理上的反應而非人眼的反應。輻射度體系中所使用的基準線檢測器在整個光譜上的敏感度都是相同的。而溫差電堆的反應不會受波長影響，所以可以用在輻射度的測量上。這兩個體系都有各自的應用。當具體說明室內的光亮度時，很明顯地要使用光度學體系的單位。但是，如果應用涉及到紅外線光束傳送資料，要設定發光源的輸出和檢測器的靈敏度時，就一定要使用輻射度系統的單位。會使用這兩個系統來具體說明發光的條件。2、光学常用名词名詞定義命名法描述方程式單位光通量(Flux)，能量(Q)由一個表面流入，流出或流向一個表面的流量e-(輻射度學)放射的流量(輻射功率)dQeW,Watts(瓦特)dtv-(光度學)光的強度dQvlm,lumens(流明)dt入射度(Incidence)，E垂直射入在一個單位面積表面上的流量Ee-(輻射度學)輻射度的入射deW/m2dAEv-(光度學)光度的入射(註釋1)dvlx,lux(勒克斯)(lm/m2)dA出射度(Exitance)，M由一個發射單位面積表面上所射出的流量Me-(輻射度學)輻射度的出射(發射度)deW/m2dAMv-(光度學)光度的出射dvlm/m2dA立體角(SolidAngle)，一個半徑“r”的球體，由球體的中心伸延出來的球體表面面積等於“S”時，中間的夾角就是立體角。三者有這樣的關係：=S/r2d=dSsr,Steradians(球面度)r2強度(Intensity)，I來自於一個源點上的發射，經過一個立體角單位的流量Ie-(輻射度學)輻射度的強度deW/srdIv-(光度學)光度的強度dvcd,candela(坎德垃)(lm/sr)d輝度(Sterance)，L與一個表面法線成角度“”，發射出一個立體角並經過一個單位面積的流量Le-(輻射度學)輻射度的立體角密度(輻射率)deW/(srm2)dAcosd2eddAcosLv-(光度學)光度的立體角密度(光亮度)(註釋2)dvcd/m2dAcosd2vddAcos附件1：色容差光源发出的光谱与标准光谱之间的差别，标准光谱随着色温改变，同一个光源如果标准光谱不同其色容差也不同，但是测量的时候，一般光色电分析系统会自动识别被测光源所在的色温范围，以确定标准光谱的色温取值，色容差的单位是SDCM，一般的节能灯要求的色容差要小于5SDCM备注：光谱是复色光通过棱镜或能产生衍射现象的光学仪器光栅后，分解成的单色光按波长大小排成的光带。如日光的光谱是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。400450500550600650700波長(nm)相對強度SiCZnSeGaNGaPGaP(N)GaAsPGaAlAs波長(nm)各色LED在室溫下的發光光譜硒化锌磷化镓磷砷化镓砷铝化镓附件2：CRIA.定義﹕是指顯色(演色)指數,以D65標准機測試并以太陽光為准頻譜讀取之波形﹔B.CRI具體數據為以所占太陽光波形面積之比例得出的﹐如圖﹕太陽光波形LED波形02004006001000800WAVELENGTH(nm)注﹕LED波形一定在太陽光波形之內.光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光）下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(colorshift)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。演色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。显色分两种忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。显色性指数（Ra）等级显色性一般应用90-1001A优良需要色彩精确对比的场所80-891B需要色彩正确判断的场所60-792普通需要中等显色性的场所40-593对显色性的要求较低，色差较小的场所20-394较差对显色性无具体要求的场所显色指数等级3、標準光源光的物理原理當一個物質內的原子受到熱、化學反應或其它方式激發時，原子則釋放出能量而形成光。光在空間內會以電磁波形式傳播。這波形的特性十分重要，因為每一個顏色均完全由單一的波長來定義。波長定義為一個波形走了一個循環的距離。由於光的波長非常短，我們通常用納米(nm–nanometer)作為單位(一個納米等於十億分之一米，即1×10-9m)。不同物質的光譜反應可以用其波長與它相對反應的關係圖來表示。380nm380-780nm780nm紫外光(指向X射線和伽瑪射線)可見光紅外線(指向雷達波)紫色紅色紫色...........低於450nm藍色...........450~500nm綠色...........500~570nm黃色...........570~600nm橙色...........600~620nm紅色...........620~700nm自然光人造光自然光的種類亮度標准(一般)人造光的種類亮度標准(一般)正午太陽光10,000Lux蠟燭光50Lux天陰時的太陽光1,000Lux錄音室100Lux黃昏時的太陽光10Lux課室300Lux月圓時的光1Lux檢查中心2,500Lux月缺時的光0.01Lux醫院的手術室5,000LuxCIE適應光曲線CIE(InternationalCommissionofIllumination國際照明委員會)適應光(Photopic)曲線是表示人眼平均對顏色反應的一個國際標準CIEPhotopicCurve0%20%40%60%80%100%380420460500540580620660700740780Wavelength(nm)LuminousEfficiencyCoefficient0136.6273.2409.8546.4683Lumen/WattConversionFactorGreenRedBlueIRUV流明/瓦特換算因數光度的有效系數波長(nm)CIE適應光曲線典型光度檢測反應曲線(TypicalPhotometricDetectorResponse)﹕0510152025400450500550600650700AbsoluteResponsivityinA/WWavelengthinNanometers說明﹕從上圖曲線圖表可看出﹐人眼對綠色響應度(敏感度)最強。绝对光谱响应有效波长CIE標準照射體A或稱為CIE標準光源A，其定義為在一個相關色溫2856K運作下的鎢絲燈泡。下圖所示的是普通光源和光度感應器的一般波長特性。光敏電阻熒光燈硅光敏晶體管砷化鎵紅外線發光二極管鎢絲燈泡(CIE標準光源A-2856K色溫)太陽光相對靈敏度波長波長特性CIE標準照射體A4、發光角度標示符號﹕2Θ1/2單位﹕度(o)定義﹕Θ1/2是指發光強度值為軸向強度值一半的方向與發光軸向(法向)的夾角。我們所定義的角度即為半值角的2倍﹐也稱為視角(或稱為半功率角)附:角度的測量L值決定原則:類比圓弧效果,Sensor各點至LED等距取Sensor或Led尺寸較大者的10倍長度以上.A.定義:wavelength的簡稱,即波長;B.單位:nm(1m=1000mm1mm=1000um1um=1000nm);C.λ:峰值波長a.峰值波長λ由材料禁帶寬度Eg決定﹕λ=1240/Eg(nm)﹔b.可見光波長範圍為﹕380~~780nm﹔Eg1＝1240/λEg1＝1240/780≈1.60eVEg2＝1240/λEg2＝1240/380≈3.26eV因此我們討論的僅限於半導體禁帶寬度Eg介於1.60～3.26eV材料。5、波長(wavelength)λP﹕發光體或特體(經由反射或穿透)在分光儀上所量得的能量分佈﹐其峰值位置所對應的波長﹐稱為λP(Peak)------機器讀值λPλP的測量建立如下頁圖示的LED相對光譜功率分佈測試裝置﹐LED放在一個直徑180mm的積分球內﹐再加一個驅動LED的恆流源﹐電流在1~100mA可調