LED光电参数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。
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。因而，光学辐射可进一步分为可见辐射和不可见辐射。来自外界的可见辐射刺激人的视觉器官，在脑中产生光、颜色、形状等视觉印象，而获得对外界的认识。不可见辐射刺激眼睛时不能产生视觉，而作用在皮肤上有时会产生其它感觉，如紫外线产生疼痛感觉，红外线产生灼热感觉。严格地说，只有那种能够被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或可见光，简称光。本文所指的光也就是这个定义上的光。
[17] [18][19]
相关光度学与辐射度学参数有：
    1.光通量Φv(Luminous Flux)： 通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的光通量。
    2.发光强度Iv(Luminous Intensity)：光源在单位立体角内发射的光通量，可表示为IV=dΦ/dΩ。
    3.相对光谱能量(功率)分布P()(Relative Spectral Distributions)： 在光辐射波长范围内，各个波长的辐射能量分布情况。
    4.峰值发射波长p(Peak-emission Wavelength)：光谱辐射功率最大的值所对应的波长。
5.光谱半波宽Δ(Full Width Half Maximum，FWHM)：峰值发射波长的辐射功率的1/2所对应两波长的间隔。
在辐射度学上，LED辐射通量E用来衡量发光二极管在单位时间内发射的总的电磁功率，单位是W(瓦)。它通常表示LED在空间4π度范围内，每秒钟所发出的功率。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V，单位是流明(lm)，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。但要考虑人眼对不同波长的可见光的光感觉是不同的，国际照明委员会(CIE)为人眼对不同波长单色光的灵敏度作了总结，在明视觉条件(亮度为3cd/m2以上)下，归结出人眼标准光度观测者光谱光效率函数V()，它在555nm上有最大值，此时1W辐射通量等于683lm，如图2-2所示，其中V’()为暗视觉条件(亮度为0.001cd/m2以下)下的光谱光视效率。
图2-2  明视觉和暗视觉条件下的光谱光效率函数
明视觉条件下，辐射量向光通量的转化表达式可以表示为：
                    （2-1）
暗视觉条件下，辐射量向光通量的转化表达式可以表示为：
                  （2-2）
通常的测量以明视觉条件作为测量条件，并且在LED的测量时，为了得到准确的测量结果，必须把LED发射的光辐射功率收集起来，并用合适的探测器(应具有CIE标准光度观测者光谱光效率函数的光谱响应)将它线性地转换成光电流，再通过定标确定被测量的大小[20]。
图2-3点光源的发光强度
但是在LED测量的许多实际应用场合中，往往是测量距离不够长，光源的尺寸相对太大或者是LED与探测器表面构成的立体角太大，在这种近场条件下，并不能很地保证距离平方反比定律，实际发光强度的测量值随上述几个因素的不同而不同，从而严格地说并不能测量得到真正的LED的发光强度。
    为了解决这个问题，使量测结果可通用比较，CIE推荐使用“平均发光强度”概念：照射在离LED一定距离处的光探测器上的光通量V与由探测器构成的立体角的比值。其中立体角可将探测器的面积S除以测量距离d的平方计算得到，如图2-7所示。因而有如下表达式：
        I＝＝                         （2-3）
从物理上看，这里的平均发光强度的概念，不再与发光强度的概念关联得那么紧密，而更多地与光通量的测量和测量机构的设计有关。CIE关于近场条件下的LED测量，有两个推荐的标准条件：CIE标准条件A和CIE标准条件B。这两个条件都要求，所用的探测器有一个面积为1cm2(相应直径为11.3mm)的圆入射孔径[21]。
表2-1CIE推荐的近场标准条件
CIE推荐	LED顶端到探测器的距离d	立体角	平面角(全角)		标准条件A 	316mm	0.001sr	2o		标准条件B 	100mm	0.01sr	6.5o 		发光二极管的相对光谱能量分布P()表示在发光二极管的光辐射波长范围内，各个波长的辐射能量分布情况，通常在实际场合中用相对光谱能量分布来表示。如图2-4所示，表示各个不同颜色LED的相对光谱能量分布曲线。一般而言，LED发出的光辐射，往往由许多不同波长的光所组成，而且不同波长的光在其中所占的比例也不同。LED辐射能量随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线——相对光谱能量分布曲线。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。图2-4绘出几种由不同化合物半导体及掺杂制得LED光谱响应曲线。
图2-4LED光谱分布曲线
其中：
1.蓝色InGaN/GaN发光二极管，发光谱峰p=460～465nm
2.绿色LED，发光谱峰p=550nm
3.红色的LED，发光谱峰p=680～700nm
4.红外LED，发光谱峰p=910nm
5.硅光电二极管
LED相对光谱能量分布曲线的重要参数用峰值波长p和光谱半波宽Δ这两个参数表示。无论什么材料制成的LED，都有一个相对光辐射最强处，与之相对应有一个波
LED光电参数定义及其详解.doc