JP2823275B2 - 光源の外部量子効率測定方法 - Google Patents
光源の外部量子効率測定方法Info
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- JP2823275B2 JP2823275B2 JP30168489A JP30168489A JP2823275B2 JP 2823275 B2 JP2823275 B2 JP 2823275B2 JP 30168489 A JP30168489 A JP 30168489A JP 30168489 A JP30168489 A JP 30168489A JP 2823275 B2 JP2823275 B2 JP 2823275B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光源の外部量子効率測定方法に関する。
一般に、光源には、電球，けい光灯，発光ダイオード
（以下LEDという）等種々のものがあるが、中でも、LED
は低消費電力，高信頼性，小形といった特長があり、最
近では、種々の発光色を持つLEDが開発され、ディスプ
レイ等に幅広く応用されている。
（以下LEDという）等種々のものがあるが、中でも、LED
は低消費電力，高信頼性，小形といった特長があり、最
近では、種々の発光色を持つLEDが開発され、ディスプ
レイ等に幅広く応用されている。
このLEDの性能をあらわす量の１つに外部量子効率が
あり、ダイオードに注入された電子数と外部に放射され
る光子数との比で示される。
あり、ダイオードに注入された電子数と外部に放射され
る光子数との比で示される。
従来では、例えばサンケン技報1973.11.vol7.no・1
p.43〜p.53に示されるように、外部量子効率ηextは次
式で求められている。
p.43〜p.53に示されるように、外部量子効率ηextは次
式で求められている。
ここで、ｑは電子の電荷量、ｈはプランク定数、ｃは
光速、λｐは発光のピーク波長、Ｖλｐはピーク波長λ
ｐにおける比視感度、Kmは最大視感度、ΦはLEDから放
出される全光束、IFはLEDの順電流、Ｃは発光の分光分
布に関係する補正係数であって、分光分布をｉ（λ）と
すると次式で示される。
光速、λｐは発光のピーク波長、Ｖλｐはピーク波長λ
ｐにおける比視感度、Kmは最大視感度、ΦはLEDから放
出される全光束、IFはLEDの順電流、Ｃは発光の分光分
布に関係する補正係数であって、分光分布をｉ（λ）と
すると次式で示される。
従って、予め補正係数Ｃを求めておけば、外部量子効
率ηextは、（Ｉ）式より全光束Φを知ることによって
求められる。
率ηextは、（Ｉ）式より全光束Φを知ることによって
求められる。
しかし、前記（Ｉ）式によって外部量子効率ηextを
求める従来方法にあっては、発光のピーク波長λｐが単
一である必要があり、分光分布に複数個のピークを持つ
LEDやその他の光源，例えばけい光灯，電球等には適用
することができない欠点がある。
求める従来方法にあっては、発光のピーク波長λｐが単
一である必要があり、分光分布に複数個のピークを持つ
LEDやその他の光源，例えばけい光灯，電球等には適用
することができない欠点がある。
しかも、同じ色のLEDであっても、発光の分光分布が
サンプルによって大きく変化するような場合には、予め
求めた補正係数Ｃの値が異なることになり、誤差を生じ
る結果となる。
サンプルによって大きく変化するような場合には、予め
求めた補正係数Ｃの値が異なることになり、誤差を生じ
る結果となる。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留
意してなされたものであり、その目的とするところは、
発光の分光分布に複数のピークをもつ光源に対しても外
部量子効率の測定が可能で、分光分布が異なる場合でも
正しく外部量子効率の測定が行える測定方法を提供しよ
うとするものである。
意してなされたものであり、その目的とするところは、
発光の分光分布に複数のピークをもつ光源に対しても外
部量子効率の測定が可能で、分光分布が異なる場合でも
正しく外部量子効率の測定が行える測定方法を提供しよ
うとするものである。
前記目的を達成するために、本発明の外部量子効率測
定方法においては、光源の発光出力Ｐ及び分光分布ｉ
（λ）を測定し、電子の電荷量q,プランク定数h,光速ｃ
及び前記光源に流れる順電流IFを用いて、前記光源の外
部量子効率ηextを で求めることを特徴とするものである。
定方法においては、光源の発光出力Ｐ及び分光分布ｉ
（λ）を測定し、電子の電荷量q,プランク定数h,光速ｃ
及び前記光源に流れる順電流IFを用いて、前記光源の外
部量子効率ηextを で求めることを特徴とするものである。
前記（１）式の導出原理を説明する。
まず、単一発光波長λ〔nm〕で発光している半導体レ
ーザを考える。
ーザを考える。
光子〔photon〕１個当りのエネルギは、振動数ν，プ
ランク定数h,光速ｃとすると、 で表わされるから、この半導体レーザの１秒当りの発光
出力をＰ〔Ｗ〕とすると、半導体レーザから外部に出る
単位時間当りの光子数Φは、次式のようになる。
ランク定数h,光速ｃとすると、 で表わされるから、この半導体レーザの１秒当りの発光
出力をＰ〔Ｗ〕とすると、半導体レーザから外部に出る
単位時間当りの光子数Φは、次式のようになる。
次に、ある程度発光波長に広がりを持ったLED,すなわ
ち第３図に示すような発光出力分布を持つLEDを考え
る。
ち第３図に示すような発光出力分布を持つLEDを考え
る。
この場合、発光波長λでの１秒当りの発光出力ｐ
（λ）はλの関数となるから、総発光出力Ｐは次式で表
わされる。
（λ）はλの関数となるから、総発光出力Ｐは次式で表
わされる。
Ｐ＝∫ｐ（λ）ｄλ〔Ｗ〕 …（４） 今、前記発光出力分布において、微小区間Δλを考
え、この微小区間Δλの波長をλとすると、単位時間当
りの光子数φは、前記（３）式と同様にして、 と求まり、総光子数はこれを全波長区間において積分す
ればよく、従って、単位時間当りの総光子数Φは、次式
のようになる。
え、この微小区間Δλの波長をλとすると、単位時間当
りの光子数φは、前記（３）式と同様にして、 と求まり、総光子数はこれを全波長区間において積分す
ればよく、従って、単位時間当りの総光子数Φは、次式
のようになる。
ここで、発光出力分布ｐ（λ）は、相対発光強度分布
（発光スペクトル），つまり発光の分光分布ｉ（λ）を
用いて、 ｐ（λ）＝ｋ・ｉ（λ）〔Ｗ〕 …（７） と表わされる。尚、ｋは定数である。
（発光スペクトル），つまり発光の分光分布ｉ（λ）を
用いて、 ｐ（λ）＝ｋ・ｉ（λ）〔Ｗ〕 …（７） と表わされる。尚、ｋは定数である。
そして、前記（６）式は、（７）式を用いて、 となる。
ここで、（７）式を積分すると、 ∫ｐ（λ）ｄλ＝∫ｋ・ｉ（λ）ｄλ＝ｋ∫ｉ（λ）ｄλ …（９） となり、前記（４）式より、 Ｐ＝ｋ∫ｉ（λ）λ …（10） よって、 が得られる。
従って、外部量子効率ηextは、（出力光子数）／
（注入電子数）であるから、電気素量つまり電子の電荷
量をq,LEDの駆動電流（順電流）をIFとすると、 となり、これに（８）式を代入して、 さらに（11）式を代入して となり、前記（１）式を導くことができる。
（注入電子数）であるから、電気素量つまり電子の電荷
量をq,LEDの駆動電流（順電流）をIFとすると、 となり、これに（８）式を代入して、 さらに（11）式を代入して となり、前記（１）式を導くことができる。
従って、前記（１）式を用いれば、光源の発光出力Ｐ
及び分光分布ｉ（λ）を測定することにより外部量子効
率ηextを求めることができ、発光のピーク波長が単一
である必要がない。
及び分光分布ｉ（λ）を測定することにより外部量子効
率ηextを求めることができ、発光のピーク波長が単一
である必要がない。
本発明の１実施例につき、第１図及び第２図を用いて
説明する。
説明する。
第１図は外部量子効率測定装置を示し、（１）は積分
球であり、球内面は白色光源用コーティングがなされ、
広い波長範囲にわたって高い反射率を持っている。
（２）は積分球（１）の中心に設置された測定対象の光
源であり、例えばLEDである。
球であり、球内面は白色光源用コーティングがなされ、
広い波長範囲にわたって高い反射率を持っている。
（２）は積分球（１）の中心に設置された測定対象の光
源であり、例えばLEDである。
（３）及び（４）は積分球（１）に形成された発光出
力測定用ポート及び分光分布測定用ポートであり、ポー
ト（３）には発光出力測定用のセンサ（５）が配設さ
れ、ポート（４）には分光分布測定のための光ファイバ
ー（６）が配設されている。
力測定用ポート及び分光分布測定用ポートであり、ポー
ト（３）には発光出力測定用のセンサ（５）が配設さ
れ、ポート（４）には分光分布測定のための光ファイバ
ー（６）が配設されている。
（７），（８）はバッフル板であり、光源（２）から
の光が直接センサ（５）や光ファイバー（６）に入らな
いようにするために設けられており、光ファイバー
（６）側のバッフル板（８）は光出力が弱い場合取外し
てもよい。
の光が直接センサ（５）や光ファイバー（６）に入らな
いようにするために設けられており、光ファイバー
（６）側のバッフル板（８）は光出力が弱い場合取外し
てもよい。
（９）はセンサ（５）からの出力により光源（２）の
発光出力を測定する光パワーメータ、（10）は光ファイ
バー（６）を通して光源（２）の分光分布を測定する光
スペクトラムアナライザ、（11）はパソコンであり、光
パワーメータ（９）及び光スペクトラムアナライザ（1
0）でそれぞれ測定された発光出力及び分光分布のデー
タを取込み、記憶し、分光分布のデータから数値積分の
手法を使って、∫ｉ（λ）ｄλ，∫λ・ｉ（λ）ｄλの
積分計算を行うと共に、この計算結果と発光出力のデー
タから、前記（１）式を用いて外部量子効率ηextを算
出する。
発光出力を測定する光パワーメータ、（10）は光ファイ
バー（６）を通して光源（２）の分光分布を測定する光
スペクトラムアナライザ、（11）はパソコンであり、光
パワーメータ（９）及び光スペクトラムアナライザ（1
0）でそれぞれ測定された発光出力及び分光分布のデー
タを取込み、記憶し、分光分布のデータから数値積分の
手法を使って、∫ｉ（λ）ｄλ，∫λ・ｉ（λ）ｄλの
積分計算を行うと共に、この計算結果と発光出力のデー
タから、前記（１）式を用いて外部量子効率ηextを算
出する。
第２図は、異なる発光色を持つLED、すなわちGaAlAs
赤色LED,GaP緑色LED及びSiC青色LEDのそれぞれの分光分
布を示したものである。
赤色LED,GaP緑色LED及びSiC青色LEDのそれぞれの分光分
布を示したものである。
従来の測定方法では、赤色LEDや緑色LEDのように単一
のピーク波長を持ちこれを中心としてほぼ左右対称とみ
なせる分光分布の場合には、外部量子効率の測定が可能
であったが、青色LEDのような複数のピークを持つ分光
分布の場合、測定が行えなかった。
のピーク波長を持ちこれを中心としてほぼ左右対称とみ
なせる分光分布の場合には、外部量子効率の測定が可能
であったが、青色LEDのような複数のピークを持つ分光
分布の場合、測定が行えなかった。
しかし、本発明によれば、発光出力及び分光分布の測
定に基いて外部量子効率を測定するため、青色LEDの場
合でも誤差なく容易に測定が行え、この場合の外部量子
効率は約１×10-4と算出できた。
定に基いて外部量子効率を測定するため、青色LEDの場
合でも誤差なく容易に測定が行え、この場合の外部量子
効率は約１×10-4と算出できた。
又、前記実施例では、積分球（１）を用いて光源
（２）の発光出力及び分光分布を同時に測定し、しかも
コンピュータを用いたデータ処理により外部量子効率を
算出するようにしているため、測定の短時間化が図れる
利点がある。
（２）の発光出力及び分光分布を同時に測定し、しかも
コンピュータを用いたデータ処理により外部量子効率を
算出するようにしているため、測定の短時間化が図れる
利点がある。
以上説明したように、本発明の光源の外部量子効率測
定方法によれば、光源の発光出力及び分光分布を測定し
て外部量子効率を求めることができるため、発光の分光
分布に複数のピークを有するように光源に対しても誤差
を生じることなく測定が可能となり、しかも、分光分布
が異なる場合であっても、この分光分布の測定に基いて
外部量子効率を求めることから誤差を生じることがな
く、光源の性能を正しく評価できることになる。
定方法によれば、光源の発光出力及び分光分布を測定し
て外部量子効率を求めることができるため、発光の分光
分布に複数のピークを有するように光源に対しても誤差
を生じることなく測定が可能となり、しかも、分光分布
が異なる場合であっても、この分光分布の測定に基いて
外部量子効率を求めることから誤差を生じることがな
く、光源の性能を正しく評価できることになる。
第１図は本発明による光源の外部量子効率測定方法の１
実施例を示す測定装置の構成図、第２図は発光色の異な
るLEDの分光分布図、第３図は本発明の測定原理を説明
するための分光分布図である。 （２）……光源。
実施例を示す測定装置の構成図、第２図は発光色の異な
るLEDの分光分布図、第３図は本発明の測定原理を説明
するための分光分布図である。 （２）……光源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 1/00 G01M 11/00
Claims (1)
- 【請求項１】光源の発光出力Ｐ及び波長をλとしたとき
の分光分布ｉ（λ）を測定し、電子の電荷量q,プランク
定数h,光速ｃ及び前記光源に流れる順電流IFを用いて、
前記光源の外部量子効率ηextを で求めることを特徴とする光源の外部量子効率測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168489A JP2823275B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 光源の外部量子効率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168489A JP2823275B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 光源の外部量子効率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03162634A JPH03162634A (ja) | 1991-07-12 |
| JP2823275B2 true JP2823275B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=17899895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30168489A Expired - Fee Related JP2823275B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 光源の外部量子効率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2823275B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4932622B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2012-05-16 | 星和電機株式会社 | 光学特性測定装置 |
| JP2010217109A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 発光素子測定装置 |
| KR101144653B1 (ko) * | 2010-08-02 | 2012-05-11 | 한국표준과학연구원 | 적분구 광도계 및 그 측정 방법 |
| JP2012073261A (ja) * | 2011-11-02 | 2012-04-12 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 光学特性測定装置 |
| JP5479543B2 (ja) | 2012-07-19 | 2014-04-23 | 大塚電子株式会社 | 光学特性測定装置 |
| JPWO2014162548A1 (ja) * | 2013-04-03 | 2017-02-16 | パイオニア株式会社 | 積分球 |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP30168489A patent/JP2823275B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03162634A (ja) | 1991-07-12 |
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