LED伏安特性
LED驱动电源介绍
LED电源设计要点
• 符合安规及电磁兼容的要求 安规就是安全规范，目前是指电子产品在设计中必须保持和遵守的 规范。 安规的特点是：安规强调对使用和维护人员的保护，是我们使用 电子产品方便同时，不让电子产品给我们带来危险，同时允许设 备部分或全部功能丧失。安规是使用安全规范来考虑电子产品， 使产品更加安全。 电磁兼容（英文:Electromagnetic Compatibility，简称EMC）是在 电学中研究意外电磁能量的产生、传播和接收，以及这种能量所 引起的有害影响。电磁兼容的目标是在相同环境下，涉及电磁现 象的不同设备都能够正常运转，而且不对此环境中的任何设备产 生难以忍受的电磁干扰之能力。
LED电源技术
直流输入>开关型DC/DC变换器
• 升压型LED驱动器
LED电源技术
市电供电下的LED驱动
目前LED在应用中大多利用交流市电电源供电。由于LED要 求在直流低电压下工作，采用市电电源供电，则需要通过适 当的电路拓扑将其转换为符合LED工作要求的直流电源。 非隔离：是指在负载端和输入端有直接连接，触摸负载有触电 的危险 电容降压 高压芯片恒流 隔离： 隔离是指在输出端和输入端有隔离变压器，安全性 大大好于非隔离 变压器降压 PWM式恒流
LED及其特点
LED的伏安特性
LED是一种可发光 的二极管，除了具有 发光特性外，还具有 普通半导体整流二极 管的特性。 LED的伏安特性曲 线可以划分为正向特 性区、反向特性区和 反向击穿区
LED伏安特性曲线
LED及其特点
LED的伏安特性
OA段：正向死区 VA为开启LED发光的 电压。比如红色（黄色）LED的开启 电压一般为0.2~0.25V。 AB段：工作区在这一区段，一般是随着 电压增加电流也跟着增加，发光亮度 也跟着增大。但在这个区段内要特别 注意，如果不加任何保护，当正向电 压增加到一定值后，那么LED的正向 电压会减小，而正向电流会加大。如 果没有保护电路，会因电流增大而烧 坏发光二极管。 OC段：反向死区 LED加反向电压是不 发光的（不工作），但有反向电流。 这个反向电流很小，一般在几μA之 内 CD段：反向击穿区 LED的反向电压一般 不要超过10V，最大不得超过15V，否 则就会出现反向击穿，导致LED报废。
LED伏安特性(V-I)测试 - 大连民族大学
实验记录
电路原理图：
实验步骤
• 将待测白光LED接入胶木模块的插孔（注意正负极不要接反，LED长脚
接模块的“+”孔），将胶木模块固定在转台导轨上，模块另一端的插 头插到控制面板“LED/LD驱动”部分的“正向电压”端口。“电压测 量”的正负端分别接到电压表的“20V+”和“-”端，电压表量程选择 20V。“电流测量”的正负端分别接到电流表的“200mA+”和“-”端， 电流表量程选择200mA。打开驱动电路开关，顺时针缓慢调节“电压 调节”旋钮，记录电流表和电压表的数据。
反向压降； 对LED的极限参数有明确的概念，正确、安全的使用LED； 通过电学特性的测量，认识LED的发光机理。
实验要求：
• • •
了解发光二极管的基本原理。熟悉能量带隙和发光波长 的关系。 掌握发光二极管的基本应用电路。 掌握发光二极管的伏安特性测试方法。利用可调电源， 电流表，电压表，电阻等元件搭建伏安特性测试实验装 置。通过自行设计完成如下的LED正反向伏安特性测试 电路。
• 将旋钮逆时针旋至极限位置，将LED接入反向端口，“电流测量+”更
换到电流表的“200uA+”，电流表量程选择200uA，再调节电压读出对 应的反向电流、电压，记录数据。
• 换红光LED，重复步骤1。我们提供的流显示，而这么高的电压对LED有破坏作用，所以 我们不具体测量红光LED反向V-I特性。但从中我们也可以认识到红光 LED与白光LED反向特性的差异。 • 实验完成后将各装置、各器件恢复至初始状态。
ledled伏安特性伏安特性vvii测试测试大连民族学院物理与材料工程学院大连民族学院物理与材料工程学院实验目的实验目的?了解led的电学特性包括正向电流正向压降反向电流反向压降
半导体发光二极管测试国标(精)
基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图 1 LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。
变角光度计法是测试光通量的最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。
如图2所示，现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构，一种是将被测LED放置在球心，另外一种是放在球壁。
_h:^E8(_ d图 2 积分球法测LED光通量此外，由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响，因此，往往引入辅助灯，如图3所示。
图3 辅助灯法消除自吸收影响在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。
而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。
（2）光强和光强分布特性图4 LED光强测试中的问题如图4所示，点光源光强在空间各方向均匀分布，在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变，但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。
因此，CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价，目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。
LED综合特性测试实验
LED综合特性测试实验13应用物理（1）班杨礴2一、实验目的1.测量LED正向伏安特性，掌握拐点电压、正向开启电压及工作电流的概念，并对比分析不同发光颜色的LED拐点电压和工作电压的异同2.测量LED的反向伏安特性，了解发光二极管的反向截止特性3.掌握LED发光强度的概念及其测量方式4.了解LED发光强度随电流变化的规律，并对比分析不同发光颜色LED发光强度随电流变化的响应异同5.了解LED光通量与发光效率的概念及其测量方法6.了解LED光通量/发光效率随电流变化的规律，并对比分析不同发光颜色LED光通量随电流变化的响应异同以及发光效率随电流的变化规律7.掌握LED的光空间分布曲线的概念及其测量方法8.掌握LED半强度角和偏差角的概念及其测量方法9.了解强度定标的意义及其定标方法10.掌握常见色度参数的概念及其计算方法11.测量LED器件的电压-温度关系特性，计算K系数，并理解K系数的意义及其作用12.理解LED结温、热阻的概念，掌握一种测大功率贴片型LED结温，热阻的测量方法二、实验原理1.电学特性测试在LED两端加正向电压，当电压较小，不足以克服势垒电场时，通过LED的电流很小。
当正向电压超过死区电压后，电流岁电压迅速增长。
正向工作电流指LED正常发光时的正向电流值，根据不同管子的结构和输出功率的大小，在几十毫安到1安之间。
在LED两端加反向电压，只有微安级的反向电流。
反向电压超过击穿电压后，管子被击穿损坏。
为安全起见，激励电源提供的最大反向电压应低于击穿电压。
2.光电特性测试光强是描述LED光度学特性最为重要的参数，它表征了光源在指定方向上单位立体角内发射的光通量，在不同的空间角下，LED将表现出不同的光强大小。
LED光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分，称为光通量，单位是流明，与辐射通量的概念类似，它是LED光源向整个空间在单位时间内发射的能引起人眼视觉的辐射通量。
积分球测量光通量，积分球是一个球形空腔，由内壁涂有均匀白色漫反射层的球壳组装而成，被测LED置于空腔内。
LED的特性参数
LED参数与特性LED（发光二极管）是利用化合物材料制成pn结的光电器件。
它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。
LED的I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。
如图：(1) 正向死区：（图oa或oa′段）a点对于V0 为开启电压，当V＜Va，外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。
（2）正向工作区：电流IF与外加电压呈指数关系IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流。
V＞0时，V＞VF的正向工作区IF 随VF指数上升IF = IS e qVF/KT（3）反向死区：V＜0时pn结加反偏压V= - VR 时，反向漏电流IR（V= -5V）时，GaP为0V，GaN为10uA。
（4）反向击穿区V＜- VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使V＜- VR时，则出现IR突然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9³9mil (250³250um)，10³10mil，11³11mil (280³280um)，12³12mil(300³300um)，故pn结面积大小不一，使其结电容（零偏压）C≈n+pf左右。
C-V特性呈二次函数关系（如图2）。
由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
1.3 最大允许功耗PF m当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF³IFLED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。
LED伏安特性及应用
5－5
LED 伏安特性及应用
四、LED 伏安特性的应用
1. 举例说明
2 只小功率黄光的 VF 为 0.1V，当它们直接并联时，以较高的 VF 点亮时，高 VF 的电流是 20mA，另一 只 LED 的电流将达到 34.7mA。两只 LED 的亮度将产生极大的差异。
2 只 1 瓦级的白光 LED 直接并联，它们的 VF 差为 0.14V，当以较高的 VF 来点亮时，高 VF 的电流是 350mA，另一只的电流将达到 461mA。两只 LED 的亮度将产生极大的差异。
曲线斜率 mA / 0.1V
8 10 7.3 11.8 7.3 16.7 3.4 4.8 2.6 3.3
4.4
109.4 109.4 109.4
94 70 66
说明： 1. 斜率表明：LED 的正向电压每变化 0.1V，电流变化的幅度。 2. 表中所列的斜率，是将当电流大到一定值后近似看作直线。 3. 对于未列出的小电流状况，是因为较小电流时，曲线是非线性的，没有统一的、可以近似的斜率。 4. 表中的数据是某芯片的测试值，不同的芯片及封装工艺会造成数据有些差异。
VF 差必须以 0.05V 以下分档。 2.3 大功率 LED，不要直接并联使用。也不要通过串联电阻来并联，否则电阻损耗太大。若用串联电
阻分压，电阻的功率较大，价格、体积都不是好的选择。
2.4 若通过细分 VF 来直接并联，一般封装厂家的机台分辨率为 0.05V（再小是否可行及成本是否会增 加？），这样还可能会带来几十 mA 的电流差异。若 LED 损坏，损失的结果，还不如当初增加使 用适当的控制电路。
1－1
绿光、蓝光、白光
LED 伏安特性及应用
蓝光 LED 4～10 mA： 2.6 mA / 0.1V 10 mA 以上：3.3 mA / 0.1V 绿光 LED 4～10 mA： 3.4 mA / 0.1V 10 mA 以上：4.8 mA / 0.1V
光电实验二LED光源的伏安特性 (1)
实验二 LED光源的伏安特性实验日期：2017年9月22日姓名：徐风学号：201508403146 成绩：一、实验目的1. 掌握LED光源的伏安特性；2. 掌握测量伏安特性的方法；3.通过LED的伏安特性曲线，学会如何使用LED作为探测光源。
二、实验仪器1. GDS-VI型光电综合实验平台主机系统；2. LED光源三个；3.夹持装置、LED光源装置各一个。
三、实验原理发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，它的电学特性和半导体PN结类似。
LED的主要电学参量包括阈值电压、反向饱和电流等，主要的电学特性是伏安特性。
图1 LED的伏安特性特性曲线如图 1所示为LED 的伏安特性特性曲线。
OA 段：正向死区，正向电流极小，电压小于阈值电压时，LED 不发光。
AB 段：正向工作区，工作电流与外加电压呈指数关系，即 qV kT I =Is(e-1)（1）式中I S 为反向饱和电流。
当正向电压大于V B 时LED 被烧坏。
OC 段：反向死区，几乎没有电流流过。
CD 段：反向击穿区，当反向电压大于V C 时，LED 被击穿。
四、实验步聚1. 按图2的电路连接。
图2 LED 供电及电流测量电路2.打开实验平台的电源开关，调节R 使流经LED 的电流产生变化，读取不同电流下的LED 两端电压值，并记录至下表；3. 将LED 换成其他颜色，重复上述测量。
（分别测红、蓝、白、绿至少3种LED 光源）五、实验数据分析处理1.实验原始数据：+5V2. LED的伏安特性曲线；3.结论：正向电压比较小时，正向电流几乎为零，当正向电压超过一定值时，正向电流开始快速增长。
LED的性能指标和测试
一、LED的电学指标1、LED的正向电流IF1）正向电流与电压间的关系：当正向电压小于3V时，LED正向电流很小，此时LED不发光，但正向电压等于和大于3V时，正向电流迅速增加，LED发光。
额定工作电流的大小与LED 的额定功率大小有关；2）正向电流与温度间的关系：温度小于30度时，正向电流几乎不随温度变化，一旦温度超过30度，则正向电流随温度的升高而降低，发光强度和发光效率都将随温度的升高而降低，于是对于大功率LED的散热问题尤为重要；3）正向电流与发光强度的关系：发光强度随正向电流的增大而增加，另外发光强度与结晶材料及用以控制n、p层的杂质有关。
2、LED正向电压VF正向工作电压：规格书等参数表所标示的工作电压是在给定的正向电流下得到的，一般在IF=20mA时测得。
3、LED电压与相关电性参数的关系1）VF-IF曲线（伏安特性曲线）：在正向电压小于某一值时，电流极小，LED不发光。
当电压超过某一值后，正向电流随着电压迅速增加而发光。
2）正向电压与温度间的关系：在外界温度升高时，内阻变小，VF将会下降；3）热阻的概念：a.热阻Rth的定义：在热平衡条件下，导热介质在两个规定点处的温度差，及热源、周围环境之间的温差（T1-T2）与产生这两点温度差的耗散功率（P）之比，单位是oC/W或K/W；b.LED的热阻；c.LED的热阻模型d.LED器件热阻的测量；4、反向电压和电流的单位和大小1）反向电压VR单位为V，正常VR设定值：5V（也有的管大于100V）。
在反向施加高电压会导致组件受损，因此操作时须留意反向电压的极限值；2）反向电流IR单位为uA，正常IR读值范围：在VR=5V条件下，反向电流小于5uA，要求严格的高档产品其反向电流值规定小于1uA。
5、电学参数测量二、LED光学特性参数1、发光角度：指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角，成为半值角，半值角的2倍称为视角（或称为半功率角）。
发光二极管(LED)与LD
方向性很好，光束的发散角只有 (球面度)。而半导体激光器的方向 性要差得多。
LD的主要特性
在光纤通讯与光纤传感技术中，激光器方向 性的好坏影响到它与光纤耦合的效率。单模光纤 芯径小，数值孔径小，此项指标更为重要。
LD的主要特性
4.光谱特性 由于半导体的导带，价带都有一 定的宽度，所以复合发光的光子有较 宽的能量范围，因而产导体激光器的 发射光谱比固体激光器和气体激光器 要宽。 半导体激光器的光谱随激励电流 而变化，当激励电流低于阈值电流时， 发出的光是荧光。这时的光谱很宽， 其宽度常达百分之几微米。如图 (a) 所示。当电流增大到阈值时，发出的 光谱突然变窄，谱线中心强度急剧增 加。这表明出现了激光。其光谱为 分布如图 (b)所示。由此可见知 光谱变窄，单色性增强是半导体激光 器达到阈值时的一个特征，因而可通 过激光器光谱的测量来确定阈值电流。
半导体激光器（LD）
半导体激光器，也称激光二极管（Laser Diode，LD），是一种光学振荡器。 产生激光要满足以下条件：
一、粒子数反转；
二、要有谐振腔，能起到光反馈作用，形成
激光振荡；形成形式多样，最简单的是法布 里——帕罗谐振腔。 三、产生激光还必须满足阈值条件，也就是 增益要大于总的损耗。
g 1/ 2L ln 1 R1R2
LD的主要特性
半导体激光器是半导体二极管，它具有 半导体二极管的一般特性，还具有激光器所 具有的光频特性 。
正向电流 （mA）
1、伏安特性
半导体激光的伏安特性与一般 半导体二极管相同，具有单向导电 性。其伏安特性曲线如图所示。由 于工作时加正向偏压，所以其结电 阻很小。其正向电阻值主要由材料 的体积电阻和引线的接触电阻来决 定。这些电阻虽然很小，但由于工 作电流很大，其作用不能忽略。
LED光电参数定义及其详解
LED光电参数定义及其详解2.1 LED发光原理LED的实质性结构是半导体PN结，核心部分由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。
其发光原理可以用PN结的能带结构来做解释。
制作半导体发光二极管的半导体材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。
在常态下及PN结阻挡层的限制，二者不能发生自然复合，而当给PN结加以正向电压时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因此势垒高度降低，势垒区宽度变窄，破坏了PN结动态平衡，产生少数载流子的电注入[16]。
空穴从P区注入N区，同样电子从N区注入到P区，注入的少数载流子将同该区的多数载流子复合，不断的将多余的能量以光的形式辐射出去。
2.2可见光谱光是一定波长范围内的一种电磁辐射。
电磁辐射的波长范围很广，最短的如宇宙射线，其波长只有千兆兆分之几米(10-14-10-15m)，最长的如交流电，其波长可达数千公里。
在电磁辐射范围内，只有波长为380nm到780nm的电磁辐射能够引起人的视觉，这段波长叫做可见光谱，如图2-1所示。
图2-1 电磁辐射波谱图2-1中所标数均以基本单位表示，即频率为赫兹(Hz)，波长为米(m)。
由于使用上述单位时，波长的数值太大，有必要使用更小的单位来度量可见光谱的波长，由此采用了标准毫微米(又称纳米，符号为nm)，此处1nm=10-9m。
人眼能起视觉反映的最长和最短波长780nm和380nm，它们分别处在光谱的红色端与紫色端。
在电磁辐射范围内，还有紫外线、x射线、γ射线以及红外线、无线电波等。
可见光、紫外线和红外线是原子与分子的发光辐射，称为光学辐射。
X射线、γ射线等是激发原子内部的电子所产生的辐射，称为核子辐射。
电振动产生的电磁辐射称为无线电波。
对于人来说，能为眼睛感受并产生视觉的光学辐射称为可见辐射；不能为眼睛感受，也不产生视觉的光学辐射称为不可见辐射。
LED发光效率
光电特性综合实验 系统 万用表 直流数字毫安表 直流数字电压表 可变电阻器 LED
3.测量原理图
图1-15 LED的P–I曲线测量电路
4.实训内容与步骤
（1）将待测红光LED接入胶木模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板 “LED/LD驱动”部分的“正向电压”端口，将胶木模块固定在转台导轨上
“电压测量”的正负端分别接到电压表的“20V+”和“-”端，电压表量程选择20
从测量的角度看，光通量的测试一般采 用积分求法。在测得光通量之后，配合 电参数测试仪可以测得LED的发光效率。 而辐射通量和辐射效率的测试方法类似 于光通量和发光效率的测试。光强分布 由探测器测试，光谱功率特性可由光谱 功率分布表示。
3.LED的发光效率分析
影响发光效率主要因素有内部量子效率与光提取效率。 内部量子效率与组件本身特性如组件材料能带、 缺陷、杂质及组件 外延组成及结构等相关。
“电流测量”的正负端分别接到电流表的“200mA+” 和“-”端，电流表量程选 择200mA。 将探测器固定在二维支架上，移动导轨上支架，使探测器离转台最近， 移动转台导轨上的胶木模块，使LED尽量靠近探测器探测器。
探测器信号输出的红色插头插入控制面板“3”孔 ，黑色插头插入“2”孔，“4”“5” 之间插入10K 电阻。
数 1 1
量
可调直流稳压电源 万用表
2
3 4 5 6 7 8
直流数字毫安表
直流数字电压表 可变电阻器 发光二极管 发光二极管 电阻器
自选
自选 1KΩ /1W Ф 5，红色 Ф 5，白色 680Ω
1
1 1 1 1 1
3.实训内容与步骤
（1）正向特性曲线的测量
图1-12 正向特性曲线测量电路
LED小知识
大功率LED有三大特性LED是一种能耗少、热辐射低、发光效率高、环保、经济、安全的新型照明器件，特别是白光LED的问世，照明产业真正开始了绿色照明时代。
随着绿色照明时代的到来，大功率LED逐渐成为了照明业的主体。
大功率LED有三大特性：1、伏安特性大功率LED是低电压、大电流的驱动器件，当LED电压变化很小时，电流变化很大。
2、光特性根据LED的发光原理，LED的发光亮度基本随LED的电流正向变化。
控制大功率LED 的发光亮度，实质是控制它的输出光通量。
3、温度特性LED正向电流的大小也是随温度变化而变化的。
环境温度一旦超过某一值，白光LED的容许正向电流会大幅度降低。
在此情况下，如果仍旧施加大电流，很容易造成白光LED老化。
LED电压与LED电流常识LED电压(voltage) 常识：单个小功率LED灯，颜色不同，其要求的电压也不同。
红/黄：一般为1.8~2.1伏，白/绿/蓝：一般为3.0~3.6伏。
1W大功率灯要求的电压与以上相同。
LED电流(current) 常识：1．小功率的LED灯（包括插件式或者贴片式），每个芯片上允许通过的电流一般不要高于20毫安；每个双芯片灯上允许通过的电流一般不高于40毫安；同理每个三芯片灯不要高于60毫安。
2．大功率LED常采用的是1W，其允许通过的最大电流为150毫安LED的发光不同颜色是由其不同波长的LED芯片决定LED的发光不同颜色是由其不同波长的LED芯片决定的：1、红光LED芯片一般波长是620-630nm 单位（纳米）；2、绿光LED芯片一般波长是527nm；3、蓝光LED芯片的一般波长是470nm；4、黄光LED芯片的一般波长是585nm；白光LED用的也是蓝光芯片，只是在蓝光LED芯片上加上适量的的荧光粉就发出白光了。
注：nm(纳米)LED的芯片数量常识LED的芯片数量常识：同一个LED灯，最常见的是只采用一个芯片，但特殊情况下可以用两个甚至达到四个芯片，如：1、一个草帽灯可以用一至两个芯片（考虑到其体积较小，散热不方便导致性能不稳定，一般只采用一两个芯片）；2、一个食人鱼灯可以用一，二，三，四个芯片，最常用到的是一个和两个芯片；3、贴片3528灯可以用一，二，三个芯片（常用一，二个芯片）；4、贴片5050/5060一般用到三个芯片。
LED寿命与温度的关系
LED寿命与温度的关系杭州虹谱光电科技有限公司一切事物都有发生、发展和消亡的过程,led也不例外，是有一定寿命的。
早期的LED只是手电筒、台灯这类的礼品，用的时间不长，寿命问题不突出。
但是现在LED已经开始广泛地用于室外和室内的照明之中，尤其是大功率的LED路灯,其功率大、发热高、工作时间长，寿命问题就十分突出.过去认为LED寿命一定就是10万小时的神话似乎彻底破灭了。
那么到底问题出在哪里呢？假如不考虑电源和驱动的故障,LED的寿命表现为它的光衰，也就是时间长了，亮度就越来越暗，直到最后熄灭。
通常定义衰减30%的时间作为其寿命.那么LED的寿命能不能预测呢?这个问题无法简单地回答,需要从头讲起。
1、LED的光衰大多数白色LED是由蓝色LED照射黄色荧光粉而得到的。
引起LED光衰的主要原因有两个，一个是蓝光LED本身的光衰，蓝光LED的光衰远比红光、黄光、绿光LED要快。
还有一个是荧光粉的光衰，荧光粉在高温下的衰减十分严重.各种品牌的LED它的光衰是不同的。
通常LED的厂家能够给出一套标准的光衰曲线来.例如美国Cree公司的光衰曲线就如图1所示。
图1。
Cree公司的LED的光衰曲线从图中可以看出，LED的光衰是和它的结温有关,所谓结温就是半导体PN结的温度,结温越高越早出现光衰，也就是寿命越短.从图上可以看出，假如结温为105度，亮度降至70％的寿命只有一万多小时，95度就有2万小时，而结温降低到75度，寿命就有5万小时，65度时更可以延长至9万小时。
所以延长寿命的关键就是要降低结温。
不过这些数据只适合于Cree的LED。
并不适合于其他公司的LED.例如Lumiled公司的LuxeonK2的光衰曲线就如图2所示。
图2. Lumiled 公司的LuxeonK2的光衰曲线当结温从115℃提高到135℃，就会使寿命从50，000小时降低到20,000小时。
其他各家公司的光衰曲线应当可以向原厂索取。
2、如何才能延长LED的寿命由图中可以得出结论，要延长其寿命的关键是要降低其结温.而降低结温的关键就是要有好的散热器。
[课件]LED伏安特性测量PPT
![[课件]LED伏安特性测量PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/ffc781527fd5360cba1adb8f.png)
虚拟仪器的实现方案
虚拟仪器的主要特点有
尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异 主要是软件。 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处 理功能，可以创造出功能更强的仪器。 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪 器。
一个简单的设计实例
如何利用Labview实现示波器的波
形显示功能？
Open Labview 创建一个VI
在控制面板中 建立数据采集和波形图之间的连接
一个简单的数据采集功能已经实现 频率为450k左右
问题：采样率太低，通常采样率应10倍高于显示的频率
调整采样率后的显示
建立循环使之可以重复运行
选择 While 循环
选择 结构
循环已经建立，创建输入控件
点击建立 输入控件
将程序放 入循环
可以实现连续采样了
Electron energy p E
c
n+ eV
o
E (a)
E
c
E
F
g
E
F
E
v
eV
o
E
v
Distance into device
Electron in CB Hole in VB
h E k T g B
Under forward bias V
p n+
E
g
(b ) h = E
g
V
LED Characteristics
设计测量指脉功能——前面版
采样率
样品数
10秒的脉 搏情况
指脉程序框图
入门 学习
已经完成的 设计文件
方便的查 找范例
(c) (a ) E
Electrons in CB
10LED电学特性_程立文
2、深圳泓宇光电子科技有限公司
一般二极管的伏安特性（理想）
一般二极管的伏安特性（实际）
作业
一、填空： 1、LED的IV曲线具有 性和 性特性。 2、小功率LED的正向电压是正向电流在 mA时的电 压。大功率LED的正向电压通常是是正向电流在 mA 的电压 二、名词解释 LED 的点亮时间 LED 的熄灭时间 三、简答 1、画出一个LED的IV特性曲线，并注明它的工作区和 反向击穿区。
LED的电学特性
内容
• • • • • 一、LED的电流-电压特性图 二、LED的电学指标 三、LED的极限参数 四、LED的其它电学参数 五、电参数测量仪
LED的伏-安（I-V）特性
（1） LED的伏-安（I-V）特性是流过芯片PN 结电流随施加到PN结两端上电压变化的特 性，它是衡量PN结性能的主要参数，是PN 结制作优劣的重要标志。 （2）LED具有单向导电性和非线性特性。
四、LED的其它电学参数
在高频电路中使用LED时 • 1、结电容Cj • 2、响应时间：上升时间tr，下降时间t f。
– 点亮时间比白炽灯快0.7~1s。 – 按100km/h计算，19.4~24.7m提前刹车。
响应时间
• LED响应时间是指：通一正向电流时开始发光 和熄灭所延迟时间，标志LED反应速度。 • 响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电 容及电路阻抗。 • LED 的点亮时间——上升时间tr 是指接通电源使 发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮 度达到正常值的90%所经历的时间。 • LED 熄灭时间——下降时间tf 是指正常发光减弱 至原来的10%所经历的时间。 • 不同材料制得的LED响应时间各不相同；如 GaAs、GaAsP、GaAlAs 其响应时间小于10-9S。 因此它们可用在10~100MHZ 的高频系统 中。
物理实验讲义实验11 半导体二极管伏安特性的研究
实验3 半导体二极管伏安特性的研究世界上的物质种类繁多，但就其导电性能来说，大体上可分为导体、绝缘体和半导体三类。
某些物质，如硅、锗等，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，被称为半导体。
半导体之所以引起人们极大的兴趣，原因并不在于它具有一定的导电能力，而在于它具有许多独特的性质。
同一块半导体材料，它的导电能力在不同的条件下会有非常大的差别，比如，在很纯的半导体中掺入微量的其他杂质，它的导电性能将有成千上万倍地增加，并且可以根据掺入杂质的多少来控制半导体的导电性能。
人们正是利用半导体的这种独特的性质做出了各种各样的半导体器件。
本实验通过对常用的半导体器件—二极管特性的研究，了解PN结的特性、结构和工作原理，并测量二极管的部分参数。
【实验目的】1、了解PN结产生的机理和它的作用。
2、学习测量二极管伏安特性曲线的方法。
3、通过实验，加深对二极管单向导电特性的理解。
【仪器用具】HG61303型数字直流稳压电源、GDM-8145型数字万用表、滑线变阻器、FBZX21型电阻箱、C31-V型电压表、C31-A型电流表、FB715型物理设计性实验装置、可调电阻及导线若干、普通二极管、发光二极管、稳压二极管等【实验原理】1.电学元件的伏安特性在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其两端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。
一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线，这类元件称为线性元件，如图3-1的直线a。
至于半导体二极管、稳压管、三极管、光敏电阻、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线，这类元件称为非线性元件，如图3-1的曲线b、c。
伏安法的主要用途是测量研究非线性元件的特性。
LED伏安特性测量A
谢 谢！
北京邮电大学 物理实验中心
它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中 通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射， 直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫色的光。
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LED发光二极管
4
北京邮电大学 物理实验中心
LED结构示意图
北京邮电大学 物理实验中心
LED优点及应用
优点：发光效率高、寿命长、能耗低、环保、无辐射、
无污染、应用灵活等。
应用：仪器仪表的指示光源、交通信号灯、汽车信号灯、
室外全彩广告显示屏、照明、通讯等。
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LED发光原理
p
E
g
n
hu = Eg
E2 hv
E1
V
h
hc
eEg
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LED伏安特性
正向工作电流 正向工作电压 阈值电压 反向击穿电压
北京邮电大学 物理实验中心
实验内容
1.
LED
V
A
实验电路图
北京邮电大学 物理实验中心
利用LabVIEW测量LED伏安特性曲线
前 面 板
程 序 框 图
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数据处理要求
1. 作LED伏安特性曲线（数据点不少于15个，建议 1V以下每0.2V测一个数据，1V以上每0.05V测一个 数据）。 2. 根据伏安特性曲线求阈值电压和LED正常发光时 的导通电阻。
LED伏安特性的测量
北京邮电大学物理实验中心
目录
发光二极管（LED）简介 实验内容 数据处理要求 实验注意事项
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