2.5　LED的特性

LED是一个PN结，但同时它又是一个发光器件，所以它不仅具有二极管的特性，还具有光学特性。

2.5.1　LED的光学特性

（1）光通量

由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度，不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量，必须采用以人眼对光的感觉量——光通量为基准单位来衡量。光通量用符号Φ表示，单位为流明（lm）。

（2）发光强度

光通量是说明某一光源向四周空间发散出的总光能量，不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。发光强度的单位为坎德拉，符号为cd，它表示光源在某单位球面度立体角内发射出的光通量。

（3）光照度

光照度指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lux），即lm/m2。1lux即是1lm的光通量均匀分布于1m2面积上的光照度。

（4）亮度

亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体发散光的强度。符号为L，单位为cd/m2，表明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量，它等于1m2表面上发出1cd的发光强度。

（5）色温

将一标准黑体，例如铁，加热升温，颜色开始由某一温度下的红色，继续升温变化为浅红、橙黄、白、蓝白、蓝。当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K表示。当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温。

（6）显色性

光源对于物体颜色的呈现程度称为显色性或显色指数，即光源对颜色再现的逼真程度。显色性高的光源对颜色的再现较好，显色性低的光源对颜色的再现较差，人眼观察到的颜色偏差就较大。

（7）发光角度

由于LED的封装通常为圆柱、圆球封装，大多具有较强的指向性，即位于法向方向光强最大。发光强度的角分布是描述LED发光在空间各个方向上光强分布的参数。

2.5.2　LED的电学特性

（1）I-u特性

LED的I-u特性曲线包括正向死区、正向工作区、反向死区和反向击穿区。正向死区是指外加电场尚克服不了因载流子扩散而形成的势垒电场，相对的开启电压根据发光二极管材料的不同而不同，如GaAs为1V，GaN为2.5V等。发光二极管工作在正向工作区时，其电流与外加电压呈指数关系。反向偏压时，若发光二极管工作在反向死区，根据材料不同会有非常小的反向漏电流，而进入反向击穿区后，则出现反向电流突然增加而出现击穿的现象。

（2）正向电压

在额定的正向电流下，测定LED正向电压。正向电压的大小与材料、颜色有关。其中红、黄、黄绿颜色LED正向电压一般是1.8～2.4V，而白、蓝、绿LED正向电压则一般是3.0～3.6V，具体的数值与特定LED管的生产参数有关。

（3）正向电流

LED的I-u特性决定了正向电压的微小变化会引起正向电流的很大变化。通常，LED的正向电流大小为一额定值，LED的亮度则几乎是和它的驱动电流直接成正比关系。因而，LED驱动需要控制其正向电流为其额定的电流值，需要使用恒流源，而恒压源可能造成其正向电流值过大，导致发热严重甚至烧毁。

（4）功率

LED的功率指允许加于LED两端的正向电压与其正向电流乘积的值。其功率值保证了LED不因功耗过大而损坏。

（5）反向电压

LED的最大反向电压是指LED所允许加的最大反向电压，超过此电压后，发光二极管可能被击穿损坏。

2.5.3　LED的热学特性

对于传统光源，光效定义为环境温度为25℃时的光通量除以光源所消耗的功率。但是，LED的光效随结温的升高而下降，而结温又与灯具的设计相关。因此，用传统光源的25℃环境下测试LED的光效将不再适用。

LED的光学参数与PN结结温有很大的关系，一般工作电流小于10mA，或者10～20mA长时间连续点亮，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会向长波长漂移，尤其是点阵、大显示屏幕的温升对LED的稳定性影响应专门设计散射通风装置。每当结温升高10℃，则波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。这就要求作为照明用的灯具光源需要小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度，尤其要注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备，确保LED长期工作。