Hvordan beskrive de grunnleggende egenskapene til lysdioder?
Som en elektroluminescerende PN-kryssenhet kan egenskapene til LED beskrives av de elektriske parametrene til PN-krysset og de optiske parametrene som en lysemitterende enhet.
Volt-ampere-karakteristikken er en viktig parameter for å beskrive en PN-koblingsenhet. Det er en viktig indikator på ytelsen til PN-krysset og fordelene og ulempene ved PN-krysset fabrikasjonsprosessen. Den såkalte volt-ampere karakteristikken er karakteristikken at strømmen som flyter gjennom PN-krysset endres med spenningen, som kan vises veldig levende på oscilloskopet. En komplett volt-ampere-kurve inkluderer forover- og reversegenskaper. Vanligvis endres den omvendte karakteristikken bratt, og når spenningen overskrider en viss terskel, vil strømmen øke eksponentielt. Vanligvis kan tre parametere for reverseringsspenning, reversstrøm og fremoverspenning brukes for å beskrive karakteristikken for volt-ampere.
Foroverspenningen VF refererer til spenningsfallet over enheten under den nominelle foroverstrømmen, som ikke bare er relatert til den forbudte båndbredden til materialet, men også identifiserer bulkmotstanden og den ohmske kontaktmotstanden til PN-krysset. Størrelsen på VF gjenspeiler fordelene og ulempene ved elektrodefabrikasjon til en viss grad. I forhold til en foroverstrøm på 20 mA er VF-verdien til røde og gule lysdioder omtrent 2 volt, mens VF-verdien til GaN-baserte grønne LED-enheter vanligvis er større enn 3 volt. Den omvendte lekkasjestrømmen IR refererer til den omvendte strømverdien som strømmer gjennom enheten under en gitt reversspenning, og verdien av denne verdien er veldig følsom for enhetens kvalitet. Vanligvis ved en reversspenning på 5 volt, bør den reverserte lekkasjestrømmen ikke være større enn 10 mikroampere, og en for stor IR indikerer dårlige kryssegenskaper. Den omvendte sammenbruddsspenningen betyr at når omvendt spenningen er større enn en viss verdi, vil den omvendte lekkasjestrømmen øke kraftig, noe som gjenspeiler egenskapene til den omvendte motstandsspenningen til enheten. For en bestemt enhet er standarden for lekkasjestrøm forskjellig. I et strengere tilfelle kreves det at den omvendte lekkasjestrømmen ikke er mer enn 10 mikroampere under spesifisert spenning.
I tillegg til elektriske egenskaper, kreves det også en rekke optiske parametere for å beskrive ytelsen til LED-enheter, blant annet de viktigste parameterne er toppbølgelengden og lysintensiteten til enheten. Synlig lys tilhører kategorien elektromagnetiske bølger, og bølgelengder kan vanligvis brukes til å uttrykke hva det menneskelige øyet kan oppfatte. Strålingsenergien til synlig lys, generelt er bølgelengdeområdet til synlig lys mellom 380nm og 760nm. Jo lengre bølgelengden er, desto lavere er den tilsvarende fotonenergien, og desto rødere er lysets farge. Når bølgelengden til fotonet blir kortere, vil lyset gradvis endre seg fra Rødt blir gult, deretter blir grønt blått, til det blir lilla. For en LED-enhet vil lyset som sendes ut av den utvide seg ved toppen λP, og dens bølgelengde er vanligvis 10-30nm. Jo mindre halvbredden er, jo renere er materialet til LED-enheten, desto jevnere er ytelsen, og jo mer komplett er krystallen. Sex er også bedre. Lysintensitet er en annen viktig parameter for å måle kvaliteten på LED-ytelsen, vanligvis representert med bokstaven Iv. Definisjonen av lysintensitet er at lyset i en gitt retning sender ut 1 lumen med lys i en enhet solid vinkel som 1 candela, og dens enhet er uttrykt i candela (cd). Forholdet kan representeres ved formel (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
I formelen er enheten for φ lumen, enheten for Iv er cd, og dΩ er enhetens romvinkel, og enheten er grader. Den normale lysintensiteten til en ultralys LED-brikke er vanligvis mellom 30-120mcd. Etter å ha blitt pakket inn i en enhet, er dens normale lysintensitet vanligvis større enn 1cd.
Lysstrøm er en mer objektiv parameter for å bedømme lyseffektiviteten til lysdioder. Den representerer størrelsen på lysenergien som sendes ut av det elektroluminescerende legemet per tidsenhet, og enheten er lumen (lm). Generelt er lyseffekten til glødelamper og lysrør henholdsvis 15lm/w og 60lm/w. Jo større kraft pæren har, desto større lysstrøm. For en høyytelses LED-enhet er lyseffektiviteten 20lm/w, og laboratorienivået når også 100lm/w. For å gjøre LED-enheter som brukes til belysning raskere, må lyseffektiviteten til LED-enheter forbedres ytterligere. Det anslås at etter 10 år kan lyseffektiviteten til lysdioder nå 200lm/w. På den tiden vil menneskeheten innlede en ny æra der solid-state lyskilder fullstendig erstatter tradisjonelle lyskilder.
