LED发光二极管的基本原理及结构02

3 LED的电光转换特性及测试方法

电光转换特性是LED的光输出功率与注入电流的关系曲线，即P－I曲线，因为是自发辐射光，所以P－I曲线的线性范围比较大如图6所示。LED的输出光功率是LED重要参数之一，分为直流输出功率Po和脉冲输出功率。所谓直流输出功率是指在规定的正向直流工作电流下，LED所发出的光功率，图7是测试原理图。测试时，把LED和接受器置于同一暗盒中，使发光面和接受面相互平行且尽量靠近。调解恒流源，使其正向电流IF位规定值，指示器上的读数即为被测LED的直流输出光功率。所谓脉冲输出光功率是指在规定的幅度、频率和占空比的矩形脉冲电流作业下，LED发光面所发射出的光功率。测试时把LED和接收器置于同一暗盒中，使发光面和接受面互相平行且靠近。调节脉冲源，使其峰值电流IP为规定值时，指示器上的读数即为被测LED的脉冲输出光功率值，图8是测试原理图，图中RL为取样电阻。脉冲峰值输出光功率和平均输出光功率的关系为：

式中，PP为脉冲输出光功率，PAV为脉冲平均输出光功率，DR为脉冲波占空比。

4 LED的辐射强度空间分别和半角值θ1/2θ1/2

辐射强度空间分布是指LED在规定的正向工作电流下垂直和平行于PN结方向强度随空间角度的分布图，它的分别影响到与光纤之间的耦合效率。测试时把LED置于预定的位置上，调节恒流源，使工作电流为规定值，从0到90度转动发光器件，读取不同角度下指示器上的辐射强度值，然后在极坐标或直角坐标上分别作出相应点的角度与辐射强度关系图，即为辐射强度空间分布图。在分布图上读取半强度值点的角度θ1和θ2，则半角值

其中 为垂直与PN结方向的半角值， 为平行于PN结方向的半角。图9出示了半角值的测量原理，图中：L为LED发光面于接收面的距离，O1O2为主光轴。调节时，LED的出光面和接收器的光敏面应垂直于主光轴，L于接收光敏面直径之比至少应为10：1。

5 LED的调制特性

当在规定的直流正向工作电流下，对LED进行数字脉冲或模拟信号电流调制，便可实现对输出光功率的调制。LED有两种调制方式，即数字调制和模拟调制，图10示出这两种调制方式。调制频率或调制带宽是光通信用LED的重要参数之一，它关系到LED在光通信中的传输速度大小，LED因受有源区内少子寿命的限制，其调制的最高频率通常只有几十兆赫兹，从而限制了LED在高比特速率系统中的应用，但是，通过合理的设计和优化的驱动电路，LED也有可能用于高速光纤通信系统。调制带宽是衡量LED的调制能力，其定义是在保证调制度不变的情况下，当LED输出的交流光功率下降到某一低频参考频率值的一半时(-3dB）的频率就是LED的调制带宽，图11示出了调制带宽的测试原理图。图中L为频扼线圈，C为隔直流电容，RC为负载匹配电阻。测量的方式是调节恒流源，使电流表读数为规定值，从选定的低频开始，调节信号源输出，把输出的正弦调制光对准探测器的光敏面，改变信号源的频率，并保证调制度不变，当指示器上指示的光功率下降到选定的低频参考频率值的-3dB时，信号源的频率即为光的带宽。

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