有限尺寸发光二极管（LED）近场二维与三维光强的推导及实验验证

摘要： 我们推导了无机LED在其表面及三维空间中的近场光强分布。针对有限尺寸LED的三维光强分布解析解与描述无限小平面光源的朗伯余弦定律一致。同时，我们推导出二极管表面二维光强分布公式，其呈现与高斯函数相似的特性——该高斯函数通常用于近似LED和激光二极管的表面光强分布。我们的二维光强分布函数产生的空间光传播行为与高斯光束传播相似，但不同于高斯近似法，本公式无需假设二极管内部折射率遵循横向空间域的二次函数关系即可恒定呈现该特性。针对LED近场提出的二维与三维空间光强公式，为计算平面LED光源中心峰值强度提供了独特方法。实验证实：正如预期，峰值强度随LED光源尺寸增大而增强，同时也随每个辐射电子-空穴对的亮度提升而增强——该亮度是驱动电流和LED量子效率的函数。