现在半导体发光二极管（LED）现已被广泛应用于指示灯、外表显现、手机背光源和车载光源等照明范畴。本文建立的LED特性测验体系，具有结构简略、综合性强、消耗资金少的优势，可直接丈量LED的伏安特性、光强散布特性、光谱特性、光功率和电流联系特性以及发光功率和电流联系特性;直接核算LED的发光波长、正常作业电压和半值角、光通量和发光功率。这些作业不只丰厚了普物试验的教学内容，使学生了解电子跃迁、空穴的构成以及光强、光照度等根本概念，还可以深化、全面地研讨LED的特性。
1、试验器件
试验器件包含：精细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、色彩传感器、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、原理与办法
经过如图1所示的丈量电路，可以丈量LED的伏安特性，以确认LED的阈值电压、正向电压、正向电流、正常作业电压（简称为额外电压）以及发光波长。
图2是丈量LED光强散布的测验体系，取经过LED轴线的测验平面，用照度表丈量该平面与光源中心等间隔弧线上各点光强，以确认光强与LED发光视点之间的联系，剖析5种LED的光强散布，核算得到发光二极管的半值角和指向性。
图3是用TCS230型色彩传感器测LED正常发光状态下的光谱成分的体系图，将测验成果与单色仪测验的规范参量相比较，查验其精确性;据此核算得到峰值波长，查验LED的发光纯度。
图4是丈量LED的光功率与电流联系特性的电路图，经过数据剖析得到LED发光共同时的电流。
图5是丈量LED光通量的试验体系，将照度表的承受面顶端与被测LED顶端相触摸，经过调理电流得到照度表的读数，以便剖析其不同电流下的发光功率并做出发光功率和电流的联系特性曲线。
丈量成果与剖析
1、ED的伏安特性
经过图1丈量了在常温下5种色彩LED的伏安特性曲线如图6所示。LED临界导通状态下的电压称为阈值电压，依据图7中的拟合公式算出拟合直线与横轴交点得到5种LED的正常电压，为后续测验的正常发光条件做准备。依据公式λ=［（hc）/e］Ud和上述数据，核算发光二极管的发光波长与理论主波长相吻合。由图6可知，开始时LED电流随电压改变简直不变，大于阈值电压后，电流随电压以104~236mA/V的改变率呈线性添加，其间赤色方形LED的添加最快，而白色圆形LED的添加最慢。5种LED的正常作业电压、阈值电压和发光波长如表1所示。表1显现除赤色方形的LED以外，其他4种LED的正常电压、阈值电压大约分别在3V和2V;赤色方形LED的发光波长最长，其他4种LED发光波长均在500nm左右。
2、LED的光强散布特性
LED的光强散布测验成果如图8所示。光强散布曲线能恰当地反映光源能量的空间散布情况。可以从光强空间散布确认5种LED的发光规模。试验所用照度表的传感器面积是9mm2，测验半径为8cm，经过核算所得数据与国际规范规则的丈量LED的光强条件数据相吻合，即所丈量的光源可近似为点光源。由丈量成果可发现：方形LED更具有指向性;一切LED在其间央法线处的光强最强。常用半值角描绘LED发光散布特性，半值角θ越小所对应的指向性越强（见表2），这可为用户依据运用情况挑选二极管供给参阅。
3、LED的光谱特性
运用TCS230色彩传感器在暗箱内进行光谱丈量。本文选用的色彩传感器是将红、绿、蓝、通明4组滤光镜集成，经过光电二极管收集光强，由电路转换为脉冲输出。运用它丈量了上述5种色彩LED的发光光谱，并将其丈量成果与单色仪所测得的成果进行比较，判别色彩传感器丈量的精确情况。单色仪和色彩传感器所测得光谱特性曲线如图9和10所示，用色彩传感器所测得的发光成分如图11所示。从丈量成果可知，色彩传感器在480~635nm的作业规模内，与单色仪所丈量成果根本共同。峰值波长是描绘光谱特性的重要参量。经过试验可知，红、蓝和绿LED的峰值波长在主波长的规模内，如表3所示。
4、LED的光功率和电流联系
光功率是指人眼可以感受到的辐射功率，即LED轴向光强与正向注入电流I的联系特性。因为一个产品中往往要运用许多个LED，各LED的发光亮度有必要相同或成必定份额后才干出现均一的外观，所以测验该功用是十分必要的。试验中从LED刚开始发光起，逐步添加电流，记载相应的光功率计的数值P，得到测验成果P-I联系如图12所示。由图可知，电流愈大，发光愈强。经过拟合，可以找到一组电流，可以使5种LED发光功率相同。
5、LED发光功率和电流的联系
发光功率是指发光体受激起时将吸收能量转换为光能的才能，它是表征发光体功用的重要参量。试验丈量了5种LED的光照度E.运用式子算出光通量Φ。式中，S是照度表承受器的半球面积，n为LED的发光视点，经丈量得到照度表半球面积与照度表接收器的间隔d满意πd2=S.图13是核算原理图，再运用η=Φ/P（P=UI）算出发光功率η。最终拟合发光功率和电流的联系曲线如图14所示。由图14可知白方、绿方、白圆、红方和蓝方发光功率顺次下降，即它们的电能转换为光能的才能顺次下降。理论上可知这5种LED的发光功率都具有先增高后下降的趋势，因为电流的逐步添加，注入发光区的电子非辐射复合的概率变大，所以导致发光功率削弱。
