進入21世紀,，隨著半導體技術和封裝技術的不斷進步,，長期用于指示和顯示的半導體光源正向照明領域發(fā)展,。以功率型白光LED為代表的半導體照明新興產品,，其在照明市場的發(fā)展?jié)摿χ档闷诖＋@得白光LED常用的途徑是在藍光LED芯片表面上涂覆一層$熒光粉(YAG:Ce3+),。功率型LED與普通LED相比,，芯片尺寸較大，需要更大的驅動電流,，以發(fā)出更明亮的光,，但伴隨著產生更多的熱量會對功率型白光LED的光學電學參數(shù)及器件的穩(wěn)定性有影響。
目前,，LED光學參數(shù)的測量方法在國內外還處在探討之中,，LED是一種電致發(fā)光器件，當電子與空穴發(fā)生輻射復合時,，能量以光子形式發(fā)出,，所以注入電流對LED發(fā)光的光學特性有直接影響。
1,、對色坐標的影響
現(xiàn)在LED的發(fā)光顏色越來越豐富,，LED的色坐標參數(shù)是LED重要的物理參數(shù)之一，隨著注入電流的增加,，器件出光的色坐標在一定程度上減小,，如圖1所示。
圖1 色坐標隨電流的變化
2,、對色溫的影響
當一絕對黑體加熱時,，發(fā)出光的顏色與被測試光源光色相近時，該黑體的溫度稱為光源的相關色溫,。就目前最常采用的實現(xiàn)白光的方案而言,，當涂覆的$熒光粉較多時，出射的白光光譜中藍光成分較少,，器件色溫較低;當$熒光粉較少時,，出射的白光光譜中藍光成分較多,，色溫較高。
圖2 相關色溫與正向電流的關系
從圖2中可以看出,，隨著器件的驅動電流增加，功率型白光LED的色溫從100mA電流時的5636K增加到350mA電流時的5734K,。這是因為,，電流加大后，芯片發(fā)出的藍光增多,，$熒光粉層的厚度是一定的,，則在出射的白光中藍光成份增加，從而使器件的色溫增加,。
3,、對主波長的影響
在CIE1931色度圖中，由標準白光點E(0.333,，0.333)與測得的色坐標點連接并延伸,，與380~760nm的光譜軌跡相交，交點所在處的波長即為該色坐標點的主波長,。
隨著電流增加,，器件出光的主波長在減小，這是因為電流增加,，色坐標減小,，標準白光點和色坐標點的連線的延長線與380~760nm的光譜軌跡相交點對應的波長值變小。
圖3 主波長與電流的關系曲線
圖4 光通量與電流的關系曲線
4,、對光通量的影響
發(fā)光二極管在調節(jié)光通量方面具有一定的優(yōu)勢,，器件的光通量隨著電流增加而增加，在100mA~250mA,，光通量增加率為126.2%;從250mA~350mA時,，電流的增加輻度較小且呈非線性增加，增加率為30.4%,。PN結是發(fā)光二極管的核心部分,，電流增加后，注入到發(fā)光區(qū)的電子和空穴數(shù)量增加,，發(fā)生輻射復合的數(shù)量也會增加,，器件的光通量增加。但當注入電流繼續(xù)增加到某一值時,，光通量輸出不再增加,，趨于飽和。
圖5 電流對發(fā)光效率的影響
5,、對發(fā)光效率的影響
當電流增加時,，注入發(fā)光區(qū)的電子發(fā)生非輻射復合的幾率變大,，使器件的內量子效率降低，同時,，由于電流增加導致器件的溫度升高,，使熒光粉的量子效率降低并進一步增加了非輻射復合的幾率。在圖5中,，由于驅動電流在正常的工作電流內,，器件的發(fā)光效率雖有一定的降低，但變化的幅度并不大,。
6,、對峰值波長的影響
在LED發(fā)光譜中，最高峰對應的波長稱為LED的峰值波長,。在測試峰值波長時,，都是點亮1分鐘后才開始測試的，這是由于同時考慮了時間和電流的影響,，長時間加熱導致了峰值波長向長波方向偏移,，而電流的增加使峰值波長向短波方向偏移。藍光LED器件都是以GaN基制成的,，GaN基發(fā)光器件穩(wěn)定性較好,，在熱平衡時，不同的電流,，器件發(fā)光峰位置幾乎不變,。
7、對顯色指數(shù)的影響
顯色指數(shù)(Ra)也是白色照明光源的一個重要指標,，它是用來測量光源照到被照射物體上面,，還原被照射物體所有顏色能力的指標，作為照明用的光源要求顯色指數(shù)越高越好,，一般要求80以上,，國際照明委員會(CIE)推薦的參考光源是Planck黑體輻射體，日常生活中的白熾燈的顯色指數(shù)接近100,。
圖6 電流對顯色指數(shù)的影響
由于藍光LED與$熒光粉組成的白光系統(tǒng),，其光譜中缺少紅光成分，顯色指數(shù)還不理想,，這也是目前業(yè)界研究的重點課題,。顯色指數(shù)與光譜成分有關，電流增加但并不影響出光的光譜的分布,，所以器件的顯色指數(shù)幾乎沒有變化,。
8、小結
LED是一種電致發(fā)光器件,，器件發(fā)光的各光學參數(shù)與流過器件的電流有直接的關系,。隨著電流的增加,，功率型白光LED的色溫會有一定的升高，色坐標(x,，y)小,，光通量增加但發(fā)光效率降低。作為照明用的功率型白光LED的主要技術指標隨電的變化而變化,，但變化幅度不大,，基本保持穩(wěn)定，另外白光LED具有節(jié)能,、長壽命和無污染等優(yōu)點，所以白光LED是下一代照明光源的理想選擇,。