Как описать основные характеристики светодиодов?
Как электролюминесцентное устройство с PN-переходом, характеристики светодиода можно описать электрическими параметрами PN-перехода и оптическими параметрами светоизлучающего устройства.
Вольт-амперная характеристика является важным параметром для описания устройства PN-перехода. Это важный показатель производительности PN-перехода, а также плюсов и минусов процесса изготовления PN-перехода. Так называемая вольт-амперная характеристика — это характеристика того, что ток, протекающий через PN-переход, изменяется вместе с напряжением, что можно очень наглядно отобразить на осциллографе. Полная вольт-амперная кривая включает прямую и обратную характеристики. Обычно обратная характеристика изменяется круто, и когда напряжение превышает определенный порог, ток будет увеличиваться экспоненциально. Как правило, для описания вольт-амперной характеристики можно использовать три параметра: обратное напряжение пробоя, обратный ток и прямое напряжение.
Прямое напряжение VF относится к падению напряжения на устройстве при номинальном прямом токе, которое не только связано с шириной запрещенной зоны материала, но также определяет объемное сопротивление и омическое контактное сопротивление PN-перехода. Размер VF в определенной степени отражает преимущества и недостатки изготовления электродов. Относительно прямого тока 20 мА значение VF красных и желтых светодиодов составляет около 2 вольт, в то время как значение VF зеленых светодиодов на основе GaN обычно больше 3 вольт. Обратный ток утечки IR относится к значению обратного тока, протекающего через устройство при заданном обратном напряжении, и значение этого значения очень чувствительно к качеству устройства. Обычно при обратном напряжении 5 вольт обратный ток утечки не должен быть больше 10 мкА, а чрезмерно большое IR свидетельствует о плохих характеристиках перехода. Обратное напряжение пробоя означает, что когда обратное напряжение превышает определенное значение, обратный ток утечки резко возрастает, отражая характеристики обратного выдерживаемого напряжения устройства. Для конкретного устройства норма тока утечки другая. В более жестком случае обратный ток утечки должен быть не более 10 мкА при заданном напряжении.
В дополнение к электрическим характеристикам для описания работы светодиодных устройств также требуется ряд оптических параметров, среди которых наиболее важными параметрами являются пиковая длина волны и интенсивность света устройства. Видимый свет относится к категории электромагнитных волн, и длины волн обычно можно использовать для выражения того, что может воспринимать человеческий глаз. Энергия излучения видимого света, как правило, диапазон длин волн видимого света составляет от 380 до 760 нм. Чем длиннее длина волны, тем меньше соответствующая энергия фотонов и тем краснее цвет света. Когда длина волны фотона становится короче, свет постепенно меняется от красного к желтому, затем зеленый к синему, пока не станет фиолетовым. Для светодиодного устройства излучаемый им свет будет расширяться на пике λP, а его полуширина длины волны обычно составляет 10-30нм. Чем меньше полуширина, тем чище материал светодиодного устройства, тем однороднее характеристики и тем полнее кристалл. Секс тоже лучше. Интенсивность света — еще один важный параметр для измерения качества работы светодиодов, обычно обозначаемый буквой IV. Определение силы света состоит в том, что свет в заданном направлении излучает 1 люмен света в единице телесного угла как 1 канделу, а его единица выражается в канделах (кд). Его связь может быть представлена формулой (6-1):
IV=dφ/dΩ (6-1)
В формуле единицей φ является люмен, единицей измерения Iv является cd, а dΩ является единицей телесного угла, а единицей измерения является градус. Нормальная интенсивность света сверхъяркого светодиодного чипа обычно составляет 30-120 мкд. После упаковки в устройство его нормальная сила света обычно превышает 1 кд.
Световой поток является более объективным параметром для суждения о световой отдаче светодиодов. Он представляет собой размер световой энергии, излучаемой электролюминесцентным телом в единицу времени, и единицей измерения являются люмены (лм). Как правило, световая отдача ламп накаливания и люминесцентных ламп составляет 15 лм/Вт и 60 лм/Вт соответственно. Чем больше мощность лампочки, тем больше световой поток. Для высокопроизводительного светодиодного устройства светоотдача составляет 20 лм/Вт, а лабораторный уровень также достигает 100 лм/Вт. Для того, чтобы светодиодные устройства, используемые для освещения, использовались быстрее, светоотдача светодиодных устройств должна быть дополнительно улучшена. Подсчитано, что через 10 лет светоотдача светодиодов может достичь 200 лм/Вт. В то время человечество вступит в новую эру, в которой твердотельные источники света полностью заменят традиционные источники света.
