基于白光LED的室内可见光通信系统发射端电路设计仿真(6)
单芯片型
蓝 LED InGaNPYAG荧光粉 15-20lm/W，已实用
蓝 LED InGaNP 荧光染料 蓝光激发出蓝绿红三色染料
蓝 LED ZnSe 外延层出蓝光，激发衬底出黄光
紫外 LED InGaNP 荧光 UV光激发三基色荧光粉
双芯片型
蓝 LED+黄绿 LED InGaNPGaP 补色产生白光
蓝 LED+黄 LED InGaNPGaInP 补色产生白光
三芯片型
蓝 LED+绿 LED+红LED InGaNPGaInP 三基色混合出白光光效20 lm/W
与上文不同途径得到白光的LED所对应的光谱图如图2.4和2.5所示。
图2.4 单芯片LED光谱
图2.5 多芯片LED光谱
表征白光LED光源辐射特性有发光强度和发光功率两个参数。发光强度和照明度有关，它主要取决于封装的工艺(包括支架、环氧树脂中添加散射剂)。一般认发光强度是指每一个立体角度的能量流的单位，它与发光体表面的照明度有关，这里的能量流是可见度的规格化表示。发光强度用于表示LED发光的强弱，而传输的光功率表示从LED中所辐射出的总能量，并且从光通信角度看，它是一个参量。
2．3白光LED的物理特性和发光特性
2.3.1伏安特性
LED 芯片是由半导体无机材料构成的单极性PN 结二极管。伏安特性（即电流、电压之间的关系）是表征LED芯片PN结性能的主要参数，伏安特性同时也反应出PN结性能的优劣。一般而言，LED的伏安特性都具有非线性、整流性质以及单向导通性等特点，外加正偏压时表现为低接触电阻，反之为高接触电阻。单片LED的伏安特性如图2.6所示：
图2.6 LED的伏安特性曲线
LED的伏安特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流、反向电压等。LED要发光，必须在合适的电流和电压的驱动下才能正常工作。当LED芯片通过的正向电流为规定值时，正、负极之间所产生的电压降即为正向压降 V1如图2.7中图a所示，当LED与恒流源串联，调节恒流源使通过LED的恒定电流正向为规定值，利用电压表测量LED的电压即为正向压降，由于正向电阻一般比较小，故V1一般比较小。当LED两端加规定反向电压时，通过LED的电流称之为反向电流 I1，如图2.7( b)所示，调节稳压源，使直流电压表的电压为规定值，此时流过与被测LED串联的电流表的读数值即为所测的反向电流 I1。
图2.7 测量白光LED的正向压降和反向电流示意图
2.3.2 调制特性
白光LED的响应时间在纳秒级，因此，白光LED拥有极高的调制频率，白光LED的最大调制速率是指在保证调制度不变的情况下，当白光LED输出的光功率下降到某一低频参考值的一半时的频率就是其最大调制速率。白光LED的调制速率主要由LED芯片的特性决定。在注入电流较低时，单片LED的调制速率主要受结电容限制，即零偏压下LED的电容值。而在偏置电流较高时，调制速率主要由注入有源区载流子的寿命决定。LED的3dB 带宽fc可以表示为：
（2.1）
其中τ为有源区的载流子寿命，而响应时间表征LED跟随外部信息变化的快慢，如图 2.8所示。
图2.8 LED的响应示意图
响应时间的定义是指LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图片中的上升时间tr 和下降时间tf 。LED 的点亮时间（上升时间）是指从接通电源使发光亮度达到正常的 10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。LED的熄灭时间（下降时间）是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。