驱动电流对LED光谱特性的影响

第23卷第5期（2018）Vol.23No.5（2018）

收稿日期：2018-06-18

基金项目：2017年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题“引入工程意识的设计型物理实验教学探索”（GS[2017]GHB0345）.作者简介：董向成（1975—），男，甘肃靖远人，讲师.研究方向：等离子体与雷电物理.

驱动电流对LED 光谱特性的影响

董向成，宿忠娥，陶

磊

（兰州城市学院培黎石油工程学院，甘肃兰州

730070）

摘要:搭建LED 驱动电流控制及光谱测量系统,改变驱动电流,利用光学多道分析仪观测LED 光谱峰值波长、峰值强度及谱线宽度等光谱特征,发现谱线峰值强度及谱线宽度随驱动电流呈非线性增长关系.随驱动电流的增加,蓝光LED 色温没有明显变化,白光LED 色温有明显升高,暖白光LED 色温微弱降低.

关键词：LED 光谱;驱动电流;光谱峰值强度;色温中图分类号:O433.1

文献标志码:A

文章编号:

1008-9020(2018)05-020-03

LED (Light Emitting Diode)是一种将电能转化

为光能的器件,是未来照明领域的发展趋势.LED 所属的半导体照明产业包括节能环保和新材料两大新兴产业,是国家重点支持的产业.同时,随着生活水平的提高,人们对照明品质的要求也越来越高,精确测量光源各项参数,包括光谱峰值波长、半高宽、显色指数等对于提高光源品质起着重要的作用[1].驱动电流是影响LED 电致发光光谱特性的重要因素[2],通过搭建电流控制电路及光谱测量单元,对3W 白光、暖白光、蓝光LED 光谱进行测量和分析,为提高和改进LED 测量实验方案提供参考.

1实验仪器及测量过程

将待测LED 灯珠接入线性度良好的制流电路

中,利用电流表及电压表测量加在LED 上的电流和电压,控制电流在600mA 到950mA 线性变化.将灯珠正对WGD-6型光学多道分析仪的入光狭缝,调节入光狭缝的大小,使相对光强在可测量的范围内,即调节电流变化不会产生数据溢出或检测不到.改变光谱仪中心波长位置,利用手动前进或后退功能,可实现波长范围在300nm 到900nm 内谱线的搜索.为了达到更高的测量精度,在测量开始前需要对仪器进行手动定标,三种LED 的谱主要集中在450nm 到600nm 之间,选择低压汞灯进行定标较为方便.

选用435.84nm 的蓝光、546.07的绿光、579.96的黄光进行定标[3],可使波长的测量精度提高到埃级别,定标完成后,保持光栅的位置不变,采集LED 灯的光谱并读取光谱数据.使用背景采集功能减小其他杂散光对测量结果的影响,将去背景后数据保存为TXT 格式文件方便后续处理.

2光谱测量及数据分析

LED 没有光学谐振腔选择波长,其光谱是以自

发发射为主,为获得接近日光照明效果,使用蓝光LED 激发荧光粉产生白光或暖白光

[4]

.发光光谱曲

线上发光强度最大时所对应的波长称为发光峰值波长,白光光谱曲线上可能存在多个发光峰值.光谱曲线上两个半光强点所对应的波长差称谱线宽度,其典型值在30~40nm 之间.通常加在LED 上的驱动电流不同,谱线峰值波长和相对强度都会发生相应变化,从而分析电参量如电流、电压对LED 光谱特性的影响[5].

利用制流电路控制LED 驱动电流,由电流表及

电压表测量计算灯珠电功率,从600mA 每增加50mA 记录一次光谱.为细致研究色温变化,白光及暖白光LED 的蓝光部分光谱不记录,只对绿光和黄光部分光谱进行记录,为观察发光峰值的变化,截取

峰值附近光谱进行分析,为突出光谱变化平均效果,

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