1 引 言

目前半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈、儀表顯示、手機背光源和車載光源等照明領(lǐng)域。本文搭建的LED特性測試系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、綜合性強、耗費資金少的優(yōu)勢，可直接測量LED的伏安特性、光強分布特性、光譜特性、光功率和電流關(guān)系特性以及發(fā)光效率和電流關(guān)系特性;間接計算LED的發(fā)光波長、正常工作電壓和半值角、光通量和發(fā)光效率。這些工作不僅豐富了普物實驗的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生理解電子躍遷、空穴的形成以及光強、光照度等基本概念，還可以深入、全面地研究LED的特性。

2 實 驗

2.1 實驗器材

實驗器材包括：精密數(shù)顯直流穩(wěn)流穩(wěn)壓電源、照度表、光功率計、分光計、直尺、游標卡尺、滑線變阻器、萬用表、顏色傳感器、單色分光儀、頻率計、電路板等;被測LED有白色圓柱型LED、“食人魚”LED(白光、紅光、綠光和藍光)。

2.2 設(shè)計原理與方法

通過如圖1所示的測量電路，可以測量LED的伏安特性，以確定LED的閾值電壓、正向電壓、正向電流、正常工作電壓(簡稱為額定電壓)以及發(fā)光波長。

圖2是測量LED光強分布的測試系統(tǒng)，取經(jīng)過LED軸線的測試平面，用照度表測量該平面與光源中心等距離弧線上各點光強，以確定光強與LED發(fā)光角度之間的關(guān)系，分析5種LED的光強分布，計算得到發(fā)光二極管的半值角和指向性。

圖3是用TCS230型顏色傳感器測LED正常發(fā)光狀態(tài)下的光譜成分的系統(tǒng)圖，將測試結(jié)果與單色儀測試的標準參量相比較，檢驗其準確性;據(jù)此計算得到峰值波長，檢驗LED的發(fā)光純度。

圖4是測量LED的光功率與電流關(guān)系特性的電路圖，通過數(shù)據(jù)分析得到LED發(fā)光一致時的電流。

圖5是測量LED光通量的實驗系統(tǒng)，將照度表的接受面頂端與被測LED頂端相接觸，通過調(diào)節(jié)電流得到照度表的讀數(shù)，以便分析其不同電流下的發(fā)光效率并做出發(fā)光效率和電流的關(guān)系特性曲線。