[發(fā)明專利]一種LED內(nèi)量子效率的測量裝置及其方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201110005337.8 | 申請日： | 2011-01-10 |
| 公開（公告）號： | CN102175428A | 公開（公告）日： | 2011-09-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 潘建根 | 申請（專利權(quán)）人： | 杭州遠方光電信息股份有限公司 |
| 主分類號： | G01M11/02 | 分類號： | G01M11/02 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 310053 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 led 量子 效率 測量 裝置 及其 方法 | ||
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及量子效率測量領(lǐng)域，具體涉及一種LED內(nèi)量子效率的測量裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
提高光效是LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點之一，選擇高內(nèi)量子效率的LED材料是制造高光效LED燈具的第一步。測量LED材料與LED的內(nèi)量子效率可以用光致發(fā)光法也可以用電致發(fā)光法，二者基本等效。用光致發(fā)光法測量LED內(nèi)量子效率的原理簡述如下：當能量大于禁帶寬度的光子注入有源層時，會產(chǎn)生自由的空穴電子對?？昭ㄅc電子對輻射復(fù)合釋放能量，發(fā)出光子。但并不是所有的空穴電子(載流子)對復(fù)合都能產(chǎn)生光子，空穴電子對輻射復(fù)合產(chǎn)生光子的效率稱為內(nèi)量子效率。內(nèi)量子效率是LED的固有特性，材料的不同，內(nèi)量子效率也不同。同一種材料的LED，不同的溫度下內(nèi)量子效率也不相同。高溫(相對于低溫而言)下的LED，由于多聲子過程(晶格振動)吸收能量以及俄歇效應(yīng)(復(fù)合釋放的能量被另外的載流子吸收從而躍遷到更高的能態(tài))，產(chǎn)生非輻射復(fù)合，使得輻射復(fù)合的效率降低。在低溫情況下(如100K或更低)，晶格振動和俄歇效應(yīng)大幅度減弱，非輻射復(fù)合被抑制。此時內(nèi)量子效率近似達到100％。由于內(nèi)量子效率對溫度有依賴性，我們可以采用相對的方法來測量得到LED在高溫的內(nèi)量子效率：
其中，ηIQE為內(nèi)量子效率，P(HT)為LED在高溫下的輸出功率，P(LT)為LED在低溫下的輸出功率。
目前常用的測量裝置為：采用較短波長的激光器作為激發(fā)光源，采用物鏡或棱鏡或者積分球收集出射光，分別測量高低溫兩種條件下的LED的出光功率，二者相比得到相對的內(nèi)量子效率。其中，采用物鏡或棱鏡收集出射光收集的僅僅是某個立體角范圍的光通量，而且對于裝置的機械穩(wěn)定性和光束對準要求很高，由于光束收集的缺陷可能會給最終測量帶來較大誤差。而用積分球作為收集裝置的測試系統(tǒng)，其常用的制冷方法是向積分球內(nèi)吹入氮氣來獲得低溫，此方法所獲得的低溫一方面穩(wěn)定性不高，另一方面積分球內(nèi)容易出現(xiàn)明顯的冷熱不均現(xiàn)象。此外更為重要的是，由于測量過程中會經(jīng)歷比較大的溫差變化，測量儀器或其他輔助設(shè)備的光學性能本身受溫度變化的影響也會發(fā)生較大變化，從而引起較大測量值的改變。現(xiàn)有技術(shù)并不能將高低溫條件下由測量設(shè)備帶來的讀數(shù)變化和實際的LED內(nèi)量子效率變化區(qū)分開來。
【發(fā)明內(nèi)容】
針對上述技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種既可避免收集損失帶來的誤差，又能穩(wěn)定的獲得低溫，同時可以校正由于溫度差異過大所引起的儀器測量誤差的LED內(nèi)量子效率測試系統(tǒng)。
為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：
一種LED內(nèi)量子效率的測量裝置，包括激發(fā)光束、裝載被測LED的樣品槽、光收集器和測光儀，其特征在于，還包括溫控單元，光輸出穩(wěn)定的參考光束，所述的樣品槽設(shè)置在光收集器的壁面開口上，樣品槽的溫度由溫控單元控制，激發(fā)光束從光收集器的入光口進入光收集器并照射到樣品槽內(nèi)的被測LED上，參考光束通過入光口或設(shè)在光收集器上的其他入光口照射在光收集器的內(nèi)壁上，在光收集器的壁面上設(shè)置探測窗口，測光儀的取樣端口安裝在探測窗口上。
在本發(fā)明中，采用密閉性好的測光積分球作為光收集器，收集從LED發(fā)出的2π立體角范圍內(nèi)的光信號。積分球是光輻射測量領(lǐng)域中比較好的光收集器，具有穩(wěn)定度高，方向依賴性小，無需對準，收集損失小等優(yōu)點。在本發(fā)明中設(shè)置光輸出穩(wěn)定的參考光束照射在積分球內(nèi)壁的涂層上，由于在高溫和低溫下，參考光束的光輸出不會發(fā)生變化，因此，如果在高溫和低溫條件下，測光儀的讀數(shù)發(fā)生變化了，一定是由于測量裝置本身的狀態(tài)在高低溫環(huán)境下發(fā)生了變化而引起的?；谶@一原理，比較高低溫兩種條件下，測光儀測量參考光束的讀數(shù)，計算校準因子，可校準溫差所引起的測量儀器狀態(tài)變化帶來的誤差。
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