LED光通量

2022-04-16 15:01分类：电子元器件阅读：

　流明值F是表现LED总光輸出的电磁辐射动能，它标示元器件的功能好坏。F为LED向不同方位发亮的力量之和，它与工作中电流量立即相关。伴随着电流量提升，LED流明值随着扩大。能见光LED的光通量单位为流明度（lm）。
LED向外扩散的输出功率——流明值与芯片材料、封裝技术水平及另加直流电源尺寸相关。现阶段纯色LED的流明值较大约1 lm，白光LED的F≈1.5~1.8 lm（小集成ic），针对1mm×1mm的输出功率级集成ic做成白光LED，其F=18 lm。
2.4 发亮效果和视觉效果敏感度
① LED高效率有內部高效率（pn结周边由电磁能转变成太阳能的高效率）与外界高效率（辐射源到外界的高效率）。前面一种仅仅用于剖析和点评集成ic好坏的特点。
LED光学最重要的特征是用辐射源出光动能（发亮量）与键入电磁能之比，即发亮高效率。
② 视觉效果敏感度是应用照明灯具与光度学中一些参数。人的视觉效果敏感度在λ = 555nm处有一个最高值680 lm/w。若视觉效果敏感度记作Kλ，则发亮动能P与由此可见流明值F中间关联为 P=∫Pλdλ ； F=∫KλPλdλ
③ 发亮高效率——量子效率η=发送的光量子数/pn结自由电子数=（e/hcI）∫λPλdλ
若键入动能为W=UI，则发亮动能高效率ηP=P/W
若光子能量hc=ev,则η≈ηP ，则总光通F=（F/P）P=KηPW 式中K= F/P
④ 流明度高效率：LED的流明值F/另加耗电量输出功率W=KηP
它是点评具备外封裝LED特点，LED的流明度高效率指在一样另加电流量下辐射源能见光的热量很大，故也叫能见光发亮高效率。

下列列举几类普遍LED流明度高效率（能见光发亮高效率）：
LED发亮色调 λp（nm）原材料能见光发亮高效率（lm/w）外量子效率
最大值均值
彩光 700660650 GaP:Zn-OGaAlAsGaAsP 2.40.270.38 120.50.5 1~30.30.2
白光 590 GaP:N-N 0.45 0.1
绿色光 555 GaP:N 4.2 0.7 0.015~0.15
高清蓝光 465 GaN 10
白光灯谱带 GaN YAG 小集成ic1.6，大集成ic18
质量良好的LED规定向外扩散的光动能大，向外传出的光尽量多，即外界高效率要高。实际上，LED向外发亮仅是內部发亮的一部分，总的发亮高效率应是
η=ηiηcηe ，式中ηi向为p、n结区少子引入高效率，ηc为在能隙区少子与多子复合型高效率，ηe为外界出光（光取下高效率）高效率。
因为LED原材料折光率很高ηi≈3.6。当集成ic传出光在晶体材料与气体页面时（无环氧树脂封裝）若竖直出射，被气体反射面，透射率为（n1-1）2/（n1 1）2=0.32，反射面出的占32%，由于结晶自身对光线有相当于一部分的消化吸收，因此大幅度降低了外界出光高效率。
为了更好地进一步提高外界出光高效率ηe可采用下列对策：① 用折光率较高的全透明原材料（环氧树脂胶n=1.55并不理想化）遮盖在集成ic表层；② 把集成ic结晶表层生产加工成圆柱状； ③ 用Eg大的化学物质半导体材料作衬底以降低结晶内吸光。有些人以前用n=2.4~2.6的低溶点夹层玻璃[成份As-S(Se)-Br(I)]且热固性大的作封帽，可使红外线GaAs、GaAsP、GaAlAs的LED高效率提升4~6倍。
2.5发光泽度
色度是LED发亮特性又一关键主要参数，具备很强专一性。其正法向方位的色度BO=IO/A，特定某方位上发光物表层色度相当于发光物表层上企业投影总面积在企业立体角内所辐射源的流明值，企业为cd/m2 或Nit。
若灯源表层是理想化漫反射光面，色度BO与方位不相干为参量。晴空万里的白云和荧光灯管的外表色度约为7000Nit（尼特），从路面看太阳表面色度约为14×108Nit。
LED色度与另加电流强度相关，一般的LED，JO（电流强度）提升BO(色度)也类似扩大。此外，色度还与温度相关，工作温度上升，ηc（复合型高效率）降低，BO减少。当工作温度不会改变，电流量扩大足够造成pn结结温高，升温后，色度呈饱和。
2.6使用寿命
脆化：LED发光泽度伴随着长期运行而发生光照强度或光泽度衰减系数状况。元器件脆化水平与另加直流电源的尺寸相关，可叙述为Bt=BO e-t/τ，Bt为t時间后的色度，BO为原始色度。
一般把色度降至Bt=1/2BO所亲身经历的時间t称之为二极管的使用寿命。测量t要花较长的時间，一般以测算求取使用寿命。测量法：给LED通以一定直流电源，引燃103 ~104 小时后，依次测出BO ，Bt=1000~10000，带入Bt=BO e-t/τ求出τ；再把Bt=1/2BO带入，能求出使用寿命t。
一直以来总觉得LED使用寿命为106钟头，这也是指单独LED在IF=20mA下。伴随着输出功率型LED开发设计运用，海外专家学者觉得以LED的光衰减系数百分数标值做为使用寿命的根据。如LED的光衰减系数为原先35%，使用寿命＞6000h。