Wie lassen sich die grundlegenden Eigenschaften von LEDs beschreiben?
Als elektrolumineszierendes PN-Übergangsbauelement können die Eigenschaften einer LED durch die elektrischen Parameter des PN-Übergangs und die optischen Parameter als lichtemittierendes Bauelement beschrieben werden.
Die Volt-Ampere-Charakteristik ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung eines PN-Übergangsgeräts. Es ist ein wichtiger Indikator für die Leistung des PN-Übergangs und die Vor- und Nachteile des Herstellungsprozesses des PN-Übergangs. Die sogenannte Volt-Ampere-Kennlinie ist die Eigenschaft, dass sich der durch den PN-Übergang fließende Strom mit der Spannung ändert, was auf dem Oszilloskop sehr anschaulich dargestellt werden kann. Eine vollständige Volt-Ampere-Kurve enthält Vorwärts- und Rückwärtskennlinien. Typischerweise ändert sich die umgekehrte Kennlinie steil, und wenn die Spannung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, steigt der Strom exponentiell an. Zur Beschreibung der Volt-Ampere-Kennlinie können im Allgemeinen die drei Parameter Sperrdurchbruchspannung, Sperrstrom und Durchlassspannung verwendet werden.
Die Durchlassspannung VF bezeichnet den Spannungsabfall über dem Bauteil bei Nenndurchlassstrom, der nicht nur mit der verbotenen Bandbreite des Materials zusammenhängt, sondern auch den Bahnwiderstand und den ohmschen Übergangswiderstand des PN-Übergangs kennzeichnet. Die Größe von VF spiegelt bis zu einem gewissen Grad die Vor- und Nachteile der Elektrodenherstellung wider. Bezogen auf einen Durchlassstrom von 20 mA beträgt der VF-Wert von roten und gelben LEDs etwa 2 Volt, während der VF-Wert von GaN-basierten grünen LED-Geräten normalerweise größer als 3 Volt ist. Der Rückwärtsleckstrom IR bezieht sich auf den Rückstromwert, der unter einer bestimmten Sperrspannung durch das Gerät fließt, und der Wert dieses Werts hängt sehr stark von der Qualität des Geräts ab. Normalerweise sollte der Sperrstrom bei einer Sperrspannung von 5 Volt nicht größer als 10 Mikroampere sein, und ein übermäßig großer IR weist auf schlechte Übergangseigenschaften hin. Die Rückwärts-Durchbruchspannung bedeutet, dass, wenn die Sperrspannung größer als ein bestimmter Wert ist, der Rückwärts-Leckstrom stark ansteigt, was die Eigenschaften der Rückwärts-Stehspannung des Geräts widerspiegelt. Für ein bestimmtes Gerät ist der Standard des Leckstroms unterschiedlich. In einem strengeren Fall darf der Rückwärtsleckstrom nicht mehr als 10 Mikroampere unter der angegebenen Spannung liegen.
Neben den elektrischen Eigenschaften sind auch eine Reihe optischer Parameter erforderlich, um die Leistung von LED-Geräten zu beschreiben, von denen die wichtigeren Parameter die Spitzenwellenlänge und die Lichtintensität des Geräts sind. Sichtbares Licht gehört zur Kategorie der elektromagnetischen Wellen, und Wellenlängen können normalerweise verwendet werden, um auszudrücken, was das menschliche Auge wahrnehmen kann. Die Strahlungsenergie des sichtbaren Lichts, allgemein der Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, liegt zwischen 380nm und 760nm. Je länger die Wellenlänge, desto geringer die entsprechende Photonenenergie und desto röter die Farbe des Lichts. Wenn die Wellenlänge des Photons kürzer wird, ändert sich das Licht allmählich von Rot zu Gelb, dann zu Grün zu Blau und schließlich zu Lila. Bei einem LED-Gerät dehnt sich das von ihm emittierte Licht am Spitzenwert λP aus, und seine Wellenlängen-Halbwertsbreite beträgt normalerweise 10-30 nm. Je kleiner die Halbwertsbreite, desto reiner das Material der LED-Vorrichtung, desto gleichmäßiger die Leistung und desto vollständiger der Kristall. Sex ist auch besser. Die Lichtintensität ist ein weiterer wichtiger Parameter zur Messung der Qualität der LED-Leistung, der normalerweise durch den Buchstaben Iv dargestellt wird. Die Definition der Lichtintensität ist, dass das Licht in einer bestimmten Richtung 1 Lumen Licht in einer Raumwinkeleinheit von 1 Candela aussendet, und ihre Einheit wird in Candela (cd) ausgedrückt. Seine Beziehung kann durch die Formel (6-1) dargestellt werden:
Iv=dφ/dΩ (6-1)
In der Formel ist die Einheit von φ Lumen, die Einheit von Iv ist cd und dΩ ist die Einheit des Raumwinkels und die Einheit ist Grad. Die normale Lichtintensität eines ultrahellen LED-Chips liegt im Allgemeinen zwischen 30-120mcd. Nachdem es in ein Gerät verpackt wurde, ist seine normale Lichtintensität normalerweise größer als 1cd.
Der Lichtstrom ist eine objektivere Größe zur Beurteilung der Lichtausbeute von LEDs. Sie stellt die Größe der vom Elektrolumineszenzkörper pro Zeiteinheit abgegebenen Lichtenergie dar, und die Einheit ist Lumen (lm). Im Allgemeinen beträgt die Lichtausbeute von Glühlampen und Leuchtstofflampen 15 lm/w bzw. 60 lm/w. Je größer die Leistung der Glühbirne, desto größer der Lichtstrom. Für ein Hochleistungs-LED-Gerät liegt die Lichtausbeute bei 20lm/w, das Laborniveau erreicht ebenfalls 100lm/w. Um zur Beleuchtung eingesetzte LED-Vorrichtungen schneller zu machen, muss die Lichtausbeute von LED-Vorrichtungen weiter verbessert werden. Es wird geschätzt, dass die Lichtausbeute von LEDs nach 10 Jahren 200 lm/W erreichen kann. Dann wird die Menschheit eine neue Ära einläuten, in der Festkörperlichtquellen traditionelle Lichtquellen vollständig ersetzen.
