Πώς να περιγράψετε τα βασικά χαρακτηριστικά των LED;
Ως συσκευή ηλεκτροφωταύγειας σύνδεσης PN, τα χαρακτηριστικά του LED μπορούν να περιγραφούν από τις ηλεκτρικές παραμέτρους της διασταύρωσης PN και τις οπτικές παραμέτρους ως συσκευή εκπομπής φωτός.
Το χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ είναι μια σημαντική παράμετρος για την περιγραφή μιας συσκευής διασταύρωσης PN. Είναι ένας σημαντικός δείκτης της απόδοσης του κόμβου PN και των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων της διαδικασίας κατασκευής του κόμβου PN. Το λεγόμενο χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ είναι το χαρακτηριστικό ότι το ρεύμα που ρέει μέσω της διασταύρωσης PN αλλάζει με την τάση, η οποία μπορεί να εμφανιστεί πολύ έντονα στον παλμογράφο. Μια πλήρης καμπύλη βολτ-αμπέρ περιλαμβάνει χαρακτηριστικά εμπρός και όπισθεν. Συνήθως, η αντίστροφη χαρακτηριστική καμπύλη αλλάζει απότομα και όταν η τάση υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο, το ρεύμα θα αυξάνεται εκθετικά. Γενικά, τρεις παράμετροι τάσης αντίστροφης διάσπασης, αντίστροφου ρεύματος και τάσης προς τα εμπρός μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την περιγραφή της χαρακτηριστικής καμπύλης βολτ-αμπέρ.
Η μπροστινή τάση VF αναφέρεται στην πτώση τάσης στη συσκευή κάτω από το ονομαστικό ρεύμα προς τα εμπρός, η οποία δεν σχετίζεται μόνο με το απαγορευμένο πλάτος της ζώνης του υλικού, αλλά προσδιορίζει επίσης τη χύδην αντίσταση και την ωμική αντίσταση επαφής της διασταύρωσης PN. Το μέγεθος του VF αντανακλά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κατασκευής ηλεκτροδίων σε κάποιο βαθμό. Σε σχέση με ένα ρεύμα προς τα εμπρός 20 mA, η τιμή VF των κόκκινων και κίτρινων LED είναι περίπου 2 βολτ, ενώ η τιμή VF των πράσινων συσκευών LED που βασίζονται σε GaN είναι συνήθως μεγαλύτερη από 3 βολτ. Το αντίστροφο ρεύμα διαρροής IR αναφέρεται στην τιμή αντίστροφου ρεύματος που διαρρέει τη συσκευή υπό μια δεδομένη αντίστροφη τάση και η τιμή αυτής της τιμής είναι πολύ ευαίσθητη στην ποιότητα της συσκευής. Συνήθως σε αντίστροφη τάση 5 βολτ, το ρεύμα αντίστροφης διαρροής δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 10 μικροαμπέρ και ένα υπερβολικά μεγάλο IR υποδηλώνει κακά χαρακτηριστικά σύνδεσης. Η αντίστροφη τάση διάσπασης σημαίνει ότι όταν η αντίστροφη τάση είναι μεγαλύτερη από μια ορισμένη τιμή, το αντίστροφο ρεύμα διαρροής θα αυξηθεί απότομα, αντανακλώντας τα χαρακτηριστικά της αντίστροφης τάσης αντοχής της συσκευής. Για μια συγκεκριμένη συσκευή, το πρότυπο ρεύματος διαρροής είναι διαφορετικό. Σε μια πιο αυστηρή περίπτωση, το ρεύμα αντίστροφης διαρροής απαιτείται να μην υπερβαίνει τα 10 microamps κάτω από την καθορισμένη τάση.
Εκτός από τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά, απαιτείται επίσης μια σειρά οπτικών παραμέτρων για την περιγραφή της απόδοσης των συσκευών LED, μεταξύ των οποίων οι πιο σημαντικές παράμετροι είναι το μέγιστο μήκος κύματος και η ένταση φωτός της συσκευής. Το ορατό φως ανήκει στην κατηγορία των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και τα μήκη κύματος μπορούν συνήθως να χρησιμοποιηθούν για να εκφράσουν αυτό που μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι. Η ενέργεια ακτινοβολίας του ορατού φωτός, γενικά το εύρος μήκους κύματος του ορατού φωτός είναι μεταξύ 380nm και 760nm. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο χαμηλότερη είναι η αντίστοιχη ενέργεια φωτονίων και τόσο πιο κόκκινο είναι το χρώμα του φωτός. Όταν το μήκος κύματος του φωτονίου γίνει μικρότερο, το φως θα αλλάξει σταδιακά από το κόκκινο γίνεται κίτρινο, μετά το πράσινο γίνεται μπλε, μέχρι να γίνει μωβ. Για μια συσκευή LED, το φως που εκπέμπεται από αυτήν θα επεκταθεί στην κορυφή λP και το μισό πλάτος του μήκους κύματος είναι συνήθως 10-30nm. Όσο μικρότερο είναι το μισό πλάτος, τόσο πιο καθαρό είναι το υλικό της συσκευής LED, τόσο πιο ομοιόμορφη είναι η απόδοση και τόσο πιο ολοκληρωμένος είναι ο κρύσταλλος. Το σεξ είναι επίσης καλύτερο. Η ένταση του φωτός είναι μια άλλη σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της ποιότητας της απόδοσης των LED, που συνήθως αντιπροσωπεύεται από το γράμμα Iv. Ο ορισμός της έντασης του φωτός είναι ότι το φως σε μια δεδομένη κατεύθυνση εκπέμπει 1 αυλό φωτός σε μια μονάδα στερεάς γωνίας ως 1 candela, και η μονάδα του εκφράζεται σε candela (cd). Η σχέση του μπορεί να αναπαρασταθεί από τον τύπο (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
Στον τύπο, η μονάδα του φ είναι οι lumens, η μονάδα του Iv είναι cd και το dΩ είναι η μονάδα στερεάς γωνίας και η μονάδα είναι η μοίρα. Η κανονική ένταση φωτός ενός εξαιρετικά φωτεινού τσιπ LED είναι γενικά μεταξύ 30-120mcd. Αφού συσκευαστεί σε μια συσκευή, η κανονική της ένταση φωτός είναι συνήθως μεγαλύτερη από 1cd.
Η φωτεινή ροή είναι μια πιο αντικειμενική παράμετρος για την κρίση της φωτεινής απόδοσης των LED. Αντιπροσωπεύει το μέγεθος της φωτεινής ενέργειας που εκπέμπεται από το σώμα ηλεκτροφωταύγειας ανά μονάδα χρόνου και η μονάδα είναι lumens (lm). Γενικά, η φωτεινή απόδοση των λαμπτήρων πυρακτώσεως και των λαμπτήρων φθορισμού είναι 15lm/w και 60lm/w αντίστοιχα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του λαμπτήρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινή ροή. Για μια συσκευή LED υψηλής απόδοσης, η φωτεινή απόδοση είναι 20lm/w και το εργαστηριακό επίπεδο φτάνει επίσης τα 100lm/w. Προκειμένου οι συσκευές LED να χρησιμοποιούνται για φωτισμό πιο γρήγορα, η φωτεινή απόδοση των συσκευών LED πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω. Υπολογίζεται ότι μετά από 10 χρόνια, η φωτεινή απόδοση των LED μπορεί να φτάσει τα 200lm/w. Εκείνη την εποχή, η ανθρωπότητα θα εγκαινιάσει μια νέα εποχή στην οποία οι πηγές φωτός στερεάς κατάστασης θα αντικαταστήσουν πλήρως τις παραδοσιακές πηγές φωτός.
