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LED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LED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（LED）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LED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LED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LED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LED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LED有白色圆柱型LED、“食人鱼”LED（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LED的伏安特性，以确定LED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LED光强分布的测试系统，取经过LED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LED发光角度之间的关系，分析5种LED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LED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LED的发光纯度。

　　图4是测量LED的光功率与电流关系特性的电路图，通过数据分析得到LED发光一致时的电流。

　　图5是测量LED光通量的实验系统，将照度表的接受面顶端与被测LED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。