3 光通量

　　光通量F是表征LED總光輸出的輻射能量，它標誌器件的性能優(you) 劣。F為(wei) LED向各個(ge) 方向發光的能量之和，它與(yu) 工作電流直接有關(guan) 。隨著電流增加，LED光通量隨之增大。可見光LED的光通量單位為(wei) 流明（lm）。

　　LED向外輻射的功率--光通量與(yu) 芯片材料、封裝工藝水平及外加恒流源大小有關(guan) 。目前單色LED的光通量最大約1lm，白光LED的F≈1.5~1.8lm（小芯片），對於(yu) 1mm×1mm的功率級芯片製成白光LED，其F=18lm。

　　4 發光效率和視覺靈敏度

　　①LED效率有內(nei) 部效率（pn結附近由電能轉化成光能的效率）與(yu) 外部效率（輻射到外部的效率）。前者隻是用來分析和評價(jia) 芯片優(you) 劣的特性。

　　LED光電最重要的特性是用輻射出光能量（發光量）與(yu) 輸入電能之比，即發光效率。

　　②視覺靈敏度是使用照明與(yu) 光度學中一些參量。人的視覺靈敏度在λ=555nm處有一個(ge) 最大值680lm/w。若視覺靈敏度記為(wei) Kλ，則發光能量P與(yu) 可見光通量F之間關(guan) 係為(wei) P=∫Pλdλ；F=∫KλPλdλ

　　③發光效率--量子效率η=發射的光子數/pn結載流子數=（e/hcI）∫λPλdλ

　　若輸入能量為(wei) W=UI，則發光能量效率ηP=P/W

　　若光子能量hc=ev，則η≈ηP，則總光通F=（F/P）P=KηPW式中K=F/P

　　④流明效率：LED的光通量F/外加耗電功率W=KηP

　　它是評價(jia) 具有外封裝LED特性，LED的流明效率高指在同樣外加電流下輻射可見光的能量較大，故也叫可見光發光效率。

        以下列出幾種常見LED流明效率（可見光發光效率）：

　　LED發光顏色λp（nm）材料可見光發光效率（lm/w）外量子效率

　　最高值平均值

　　紅光700660650GaP：Zn-OGaAlAsGaAsP2.40.270.38120.50.51~30.30.2

　　黃光590GaP：N-N0.450.1

　　綠光555GaP：N4.20.70.015~0.15

　　藍光465GaN10

　　白光譜帶GaN+YAG小芯片1.6，大芯片18

　　品質優(you) 良的LED要求向外輻射的光能量大，向外發出的光盡可能多，即外部效率要高。事實上，LED向外發光僅(jin) 是內(nei) 部發光的一部分，總的發光效率應為(wei)

　　η=ηiηcηe，式中ηi向為(wei) p、n結區少子注入效率，ηc為(wei) 在勢壘區少子與(yu) 多子複合效率，ηe為(wei) 外部出光（光取出效率）效率。

　　由於(yu) LED材料折射率很高ηi≈3.6。當芯片發出光在晶體(ti) 材料與(yu) 空氣界麵時（無環氧封裝）若垂直入射，被空氣反射，反射率為(wei) （n1-1）2/（n1+1）2=0.32，反射出的占32%，鑒於(yu) 晶體(ti) 本身對光有相當一部分的吸收，於(yu) 是大大降低了外部出光效率。

　　為(wei) 了進一步提高外部出光效率ηe可采取以下措施：①用折射率較高的透明材料（環氧樹脂n=1.55並不理想）覆蓋在芯片表麵；②把芯片晶體(ti) 表麵加工成半球形；③用Eg大的化合物半導體(ti) 作襯底以減少晶體(ti) 內(nei) 光吸收。有人曾經用n=2.4~2.6的低熔點玻璃[成分As-S(Se)-Br(I)]且熱塑性大的作封帽，可使紅外GaAs、GaAsP、GaAlAs的LED效率提高4~6倍。

       5 發光亮度

　　亮度是LED發光性能又一重要參數，具有很強方向性。其正法線方向的亮度BO=IO/A，指定某方向上發光體(ti) 表麵亮度等於(yu) 發光體(ti) 表麵上單位投射麵積在單位立體(ti) 角內(nei) 所輻射的光通量，單位為(wei) cd/m2或Nit。

　　若光源表麵是理想漫反射麵，亮度BO與(yu) 方向無關(guan) 為(wei) 常數。晴朗的藍天和熒光燈的表麵亮度約為(wei) 7000Nit（尼特），從(cong) 地麵看太陽表麵亮度約為(wei) 14×108Nit。

　　LED亮度與(yu) 外加電流密度有關(guan) ，一般的LED，JO（電流密度）增加BO(亮度)也近似增大。另外，亮度還與(yu) 環境溫度有關(guan) ，環境溫度升高，ηc（複合效率）下降，BO減小。當環境溫度不變，電流增大足以引起pn結結溫升高，溫升後，亮度呈飽和狀態。

　　6 壽命

　　老化：LED發光亮度隨著長時間工作而出現光強或光亮度衰減現象。器件老化程度與(yu) 外加恒流源的大小有關(guan) ，可描述為(wei) Bt=BOe-t/τ，Bt為(wei) t時間後的亮度，BO為(wei) 初始亮度。

　　通常把亮度降到Bt=1/2BO所經曆的時間t稱為(wei) 二極管的壽命。測定t要花很長的時間，通常以推算求得壽命。測量方法：給LED通以一定恒流源，點燃103~104小時後，先後測得BO，Bt=1000~10000，代入Bt=BOe-t/τ求出τ；再把Bt=1/2BO代入，可求出壽命t。

　　長期以來總認為(wei) LED壽命為(wei) 106小時，這是指單個(ge) LED在IF=20mA下。隨著功率型LED開發應用，國外學者認為(wei) 以LED的光衰減百分比數值作為(wei) 壽命的依據。如LED的光衰減為(wei) 原來35%，壽命＞6000h。