（推荐）LED-基础知识.ppt

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1、1,基础培训,目录 一、术语和定义 二、 led的测试 三、光学基本知识,2,一、术语和定义,3,1.1发光二极管 LED,除半导体激光器外，当电流激励时能发射光学辐射的半导体二极管。严格地讲，术语LED应该仅应用于发射可见光的二极管；发射近红外辐射的二极管叫红外发光二极管（IRED,Infrared Emitting Diode）；发射峰值波长在可见光短波限附近，由部份紫外辐射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯上把上述三种半导体二极管统称为发光二极管。,4,1.2光轴 Optical axis,最大发光（或辐射）强度方向中心线。,5,1.3）正向电压VF Forward voltage 通

2、过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降。 1.4）反向电流IR Reverse current 加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流。,6,1.5反向电压VR Reverse voltage被测LED器件通过的反向电流为确定值时，在两极间所产生的电压降。 1.6光通量v Luminous flux通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的光通量。 1.7辐射功率e Radiant power通过发光二极管的正向电流为规定值时，器件光学窗口发射的辐射功率。 1.8发光（或辐射）强度Iv Luminous（or Radiant） intensit

3、y光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为Iv =d/d。,7,1.9发光（或辐射）强度Iv Luminous（or Radiant） intensity光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量，可表示为Iv =d/d。 1.10半强度角1/2 Half-intensity angle 在发光（或辐射）强度分布图形中，发光（或辐射）强度大于最大强度一半构成的角度（见图2）。,8,1.11光谱特性1.11.1峰值发射波长p Peak-emission wavelength光谱辐射功率最大的波长。1.11.2光谱辐射带宽 Spectral radiation bandwith光谱辐射功率

4、大于等于最大值一半的波长间隔。,9,二、 led的测试,10,11,12,点测机按键说明,LOAD 使Chuck到Load的位置方便上下晶片 VACCUM 控制真空 CENTER 由Load的位置到CCD位置，或可往返CCD与点测中心相对位置 C.SET(Chuck set) CCD聚焦高度或针点高度 THETA + 位置转盘 调整Chuck角度使晶片平行 THETA + 2.PT 2点定一直线，找到晶片一切割道设A点用摇杆移动晶片并在同一切割道设 B 点 按 SET Chuck会自动调整角度 C.U/D(Chuck up and down) Chuck从Base上升到Contact位置使晶片

5、与针接触 C.U/D + C.ADJ + 位置转盘 调整Chuck高度每格10um顺时针上升逆时针下降 START 开始测试 CHECK 暂停 ABORT 取消 INDEX 步进,13,三、光学基本知识,14,一、光是什么 人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象开始的。首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不同物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本身发光，要么反射来自其它地方的光。除此之外， 光还能使物体发热，即光具有能量。 人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。为了解释这些现象，人们通过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元前400多年(

6、先秦时代)，中国的墨经中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜物和像的关系. 在不断积累的基础上逐渐形成了对光学的研究。,光的现象(投影),光的现象(小孔成像),15,光学的基本概念 光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科 狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics(光学)这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到 X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科

7、学。 光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。任何一门物理学科，都必须解决研究对象的两个问题：是什么？怎么样？ 研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的认识也是不同的。,16,光学发展的历史 光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到自墨经开始2000多年前。 公元11世纪阿拉伯人伊本海赛木发明透镜。 17世纪上半叶，斯涅耳和笛卡尔将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。 1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成各种颜色 同

8、时，根据光的直线传播性，他认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。 惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的”。 在18世纪，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。 在20世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性微粒性。人们在深入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，愛因斯坦是其中的代表性人物。,17,光的本质和特性 光是电磁

9、波中的可见光部分 光具有波粒二象性 光在匀质物体中沿直线传播，其振动方向与传播方向垂直，在空气中光的传播速度约为30万公里每秒 光波的两个相邻波峰或波谷间的距离为波长，其单位是纳米(1m=103mm=106um=109nm=1010埃) 可见光波长范围从390nm的紫色光到770nm的红色光,18,电磁波谱,线频率 v 与波长 l 的关系:,-真空中的光速,可见光谱,19,光具有波粒二象性,光的反射与折射(微粒性),反射,折射,20,光的干涉与衍射(波动性),光具有波粒二象性,21,波动性 粒子性,光具有波粒二象性,22,光学研究分类 我们通常把光学分成几何光学、物理光学、量子光学及现代光学：

10、 一、几何光学：以光的直线传播规律为基础，主要研究各种成 像光学仪器的理论。 二、物理光学：研究光的电磁理论和传播规律，特别是干涉、 衍射、偏振的理论和应用。所以也称为波动光 学。 三、量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作 用的规律，如光电效应的研究。 四、现代光学：以激光问世为标志，与许多科学技术领域紧密 结合，派生了许多新的分支学科。,23,几何光学的基本定律 1、光的直线传播定律 、光的反射定律 、光的折射定律 4、 光的可逆性,24,几何光学基本定律,1）. 光的直线传播(rectilinear propagation)定律:,光在均匀媒质中沿直线传播。,现象：,(1)

11、投影(shadow);,(2) 针孔成像(pinhole imaging),25,几何光学基本定律,2） 光的反射(reflection)定律,定律：光在遇到物体时会反射,反射角等于入射角.,应用举例 : 镜子、潜望镜,26,反射定律的讨论：,反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关 反射面可以是任意形状，光滑或粗糙； 反射的应用-反射棱镜；,角锥棱镜 (Corner prism):,反向作用,27,后反射直角棱镜,光线进入棱 镜,依次经三 直角面反射 后,出射光线 与入射光线反 向平行,后反射镜又称四面直角体,空间一定范围的光线,依次经三个相互垂直的平面反射后,出射光线的方向与入射光线的方向相

12、反.这种棱镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在激光测距中把它当作被测目标的反射器,不仅减少能量损失,而且减少了瞄准调整的困难;在高速公路上,这样的四面体常用来作“无源路灯”.,28,五角棱镜,直角棱镜：,对着光看，反射后图像上下方位对调,29,借助光在棱镜中的全反射，改变光进行的方向. 棱镜被广泛应用在各种光学仪器中和各种实验光路中.由于全反射时光能量能完全返回原介质,所以它比镀铝或镀其他介质膜的反射镜更优越,后者的反射面上对光能量有一定的吸收.,30,组合波罗棱镜，望远镜正像系统,使像面旋转1800,下页,上页,31,Dove棱镜-(图像上下方位对调),32,3） 光的折射(refrac

13、tion)定律,两种媒质n1和n2，入射光线从媒质1射到分界面上。,入射面：由入射光线与法线构成的平面,定律：1）反射线和折射线 在入射面内 2） （Snells law）；,折射.swf,几何光学基本定律,33,折射定律的讨论：,光密媒质（denser medium）-折射率大的媒质；,光疏媒质（rarer medium）-折射率小的媒质；,定义：,（1）光从光疏进入光密时：,由,34,(2)光从光密进入光疏时：,时,- 临界角（critical angle）,当i1 临界角ic时，,发生全内反射（total internal reflection）,35,(3) 全反射的应用全反射棱镜和光

14、纤（optical fiber）,36,棱镜与色散（Dispersion）,介质的折射率:,不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度v不同,因为,不同波长光的折射率不同,色散,一束白光入射时，不同波长的折射角不同,折射定律的讨论：,37,折射定律的讨论:,平行的日光光束经三棱棱折射后，因对玻璃折射率不同而分散成红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等七色光的现象称光之色散。 红光经棱镜，偏向最小,其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。,棱镜与色散（Dispersion）,牛顿的色散实验,38,折射定律的讨论:,自然界的色散现象,彩虹,39,光的颜色 1、光是由7种颜色的波组成的,40,光的颜色 1、人眼的视

15、觉解析（三原色） 在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由可見光波波长和频率，而人的眼睛之所以对色彩有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是由两种不同的细胞所组成：柱状 - ROD细胞负责感光，锥状 cone细胞负责感色。其中锥状细胞有3种不同受体，即对红色（R）、绿色（G）和蓝(B）色敏感。后來，這三色被定义为三原色。,41,光的颜色 1、人眼的视觉解析（三原色） 视网膜细胞结构,42,光的颜色 颜色的表示方法（色度图） 、色调 、饱和度 、明亮度,43,色温的概念，由19世级英国物理学家威廉汤姆逊凯尔文（William Thomson Baron Kelvin 1824-1907）制定

16、，方法为量测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈现出的颜色。此一概念的想法是热量（能量）以光的形式释放出来时，不同温度高低将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对应的，因此色温亦以凯尔文(K)为单位表示绝对温度高低。 例子:在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中逐渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变成青蓝色（此所谓：炉火纯青）。色温的应用在日常生活中是很广泛的，如日光灯与钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影中，色温也是需要经常需要了解和注意的概念。,光的颜色 色温,44,4） 光的可逆性,在反射和入射定律中，光线如果沿反射和折射方向反向入射时，则相应的反射和折射光将

17、沿原来的入射 光的方向逆向返回,既光路是可逆的。,几何光学基本定律,45,透镜成像原理 凸透镜和凹透镜,中间比边缘后的透镜称为凸透镜，凸透镜对光线有汇聚作用。,中间比边缘薄的透镜称为凹透镜，凹透镜对光线有发散作用。,46,透镜成像原理 凸透镜和凹透镜,凸透镜（会聚光）,凹透镜（发散光）,47,透镜成像原理 实像和虚象,当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。如投影。 当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到），是虚像。如镜像。,48,透镜成像原理 凸透镜,凸透镜对光

18、线有汇聚作用。凸透镜能使平行光汇聚在一点，这个点叫做焦点（focus）。 焦点到透镜中心的距离f叫做焦距（focallength）。 物体到透镜中心的距离简称为物距u。 像到透镜中心的距离间称为像距v。,49,透镜成像原理 凸透镜成像的规律 5种典型情况,1.当u2f时，凸透镜成倒立、缩小的实像 2.当u=2f时，凸透镜成倒立等大的实象 3.当fu2f时，凸透镜成倒立、放大的实像 4.当u=f时，凸透镜不成像 5.当uf时，凸透镜成正立放大的虚像,50,注意点,倒立,放大,V2f,异侧（实）,同侧（虚）,正立,放大,透镜成像原理,51,当fu2f时，凸透镜成倒立、放大的实像,52,当uf时，凸透镜成正立放大的虚像,53,物镜,目镜,显微镜为复式放大结构:,、当fu2f时，在凸透镜像方一侧成倒立、放大的实像（物镜放大）,、当uf时，通过在凸透镜像方一侧可观察到在物方一侧有正立放大的虚像（目镜放大）,