太阳光模拟器原理 | 单色LED光谱特性

通常单色 LED 光谱分布并不是仅由单一的波长构成，而是由一个波长区间构成。LED的光谱密度随波长的变化关系可用光谱分布函数来描述。但通常采用相对光谱辐射分布（即光谱密度的相对值随对应波长的变化关系）来描述 LED 光谱辐射曲线。单色 LED 的相对光谱辐射分布曲线如图 1 所示。

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上图中，峰值点的光辐射能量大于其它波长光的能量，此处的波长称为峰值波长，表示为λ。对于单色 LED 而言，才具备唯一的峰值波长λ，不同颜色的 LED 具有对应的λ。λ一般由发光二极管的发光区域处半导体材料能级带隙所决定，如下公式所示。

λ=1.24/Eg

式中：

λ —— 单色 LED 峰值波长； 

Eg —— 能级带隙。

在峰值波长λ的两侧有λ±△λ/2 两点，对应的能量是峰值点处的一半，两点之间距离△λ称作半高宽（FWHM）。FWHM 反映单色 LED 谱线宽窄，FWHM 越小表示 LED 的单色性越好。反之，FWHM 越大表示 LED 的单色性越差。

根据 LED 的正向伏安特性，可以看出 LED 是电流控制半导体器件，且发出光的强度与正向工作电流存在正比关系。通过调节 LED 正向工作电流，可以达到改变光辐射通量的目的。流过 LED 的电流变化会导致其峰值波长λ发生微弱的漂移，为了实现 LED 光源较高的光谱匹配度，应尽量减小 LED 的正向驱动电流的变化。

结温也会对 LED 光谱产生影响。LED 芯片很小，故其工作时的温度近似为结温。当正向驱动电流流过 LED 芯片时，大量电能转化为光能，使LED 芯片发光。剩余电能转化为热能，导致LED 的结温逐渐升高。对于LED光谱辐射分布曲线而言，结温的升高会产生红移现象，变化率近似为 0.2~0.3nm/℃。同时，研究表明 LED 光辐射通量与温度之间呈现出负相关。当 LED 结温上升时，其光辐射通量会逐渐有微小的降低。因此，应尽量保持 LED 芯片结温的恒定，从而减小峰值波长的漂移，提高发光效率。

LED单色光源

大功率LED单色光源固有寿命可达100000小时，其具有优越的单色性和波长一致性。单色光源可实现紫外、可见光、红外的高能量输出，而且其拥有高效的光电转换效率，超低光衰，可适用于日盲、光催化、紫外线分析仪生物遗传工程、钙钛矿电池老化测试、光电化学光致发光、生物、物理光学、染料化工、石油化工等领域。

LED太阳光模拟器

LED太阳光模拟器采用覆盖300nm~1800nm波长的 LED 作为光源，经过光谱拟合、混光、均化后形成符合 AAA 级要求的太阳光模拟器，其适用范围广，适合多种科研级电池尺寸，同时适用于含有一个公共电极多个对电极的电子器件，是一款供科研与工业电池制备所使用的理想太阳光模拟光源。