היכרות עם הפרמטרים הבסיסיים של שבב מנורות LED
כמכשיר צומת PN אלקטרו-מנורה, ניתן לתאר את המאפיינים של ה- LED על ידי הפרמטרים החשמליים של צומת PN והפרמטרים האופטיים של מכשיר פולט אור.
1. המאפיין וולט אמפר הוא פרמטר חשוב המתאר מכשיר צומת PN. זהו אינדיקטור חשוב לביצועים של צומת PN ואיכות תהליך ייצור צומת PN. המאפיין שנקרא וולט-אמפר הוא המאפיין שהזרם הזורם בצומת PN משתנה עם המתח, אותו ניתן להציג בצורה חיה באוסילוסקופ.
עקומת וולט אמפר מלאה כוללת מאפיינים קדימה ואחורה. באופן כללי, עקומת המאפיין ההפוך משתנה בתלילות, וכאשר המתח חורג מסף מסוים, הזרם יעלה באופן אקספוננציאלי. באופן כללי, שלושה פרמטרים של מתח התמוטטות הפוכה, זרם הפוך ומתח קדימה יכולים לשמש לתיאור העקומה האופיינית וולט אמפר. מתח קדימה VF מתייחס לירידת המתח בין שני מסופי המכשיר תחת הזרם המדורג קדימה. זה לא קשור רק לפער הלהקה של החומר, אלא גם מציין את עמידות הנפח והתנגדות המגע האוהמי של צומת PN. גודל ה- VF משקף במידה מסוימת את היתרונות והחסרונות של ייצור האלקטרודות. יחסית לזרם קדימה של 20 mA, ערך ה- VF של נוריות אדומות-צהובות הוא כ -2 וולט, בעוד שערך VF של התקני LED כחולים-ירוקים מבוססי GaN גדול בדרך כלל מ -3 וולט. זרם הזליגה ההפוכה IR מתייחס לערך הזרם ההפוך הזורם במכשיר תחת מתח הפוך נתון. גודל הערך הזה רגיש מאוד לאיכות המכשיר. בדרך כלל, במתח הפוך של 5 וולט, זרם הדליפה ההפוך לא צריך להיות יותר מ -10 מיקרו אמפר. IR מוגזם מצביע על מאפייני צומת ירודים. מתח ההתפרקות הפוכה פירושו שכאשר המתח ההפוך גדול מערך מסוים, זרם הדליפה ההפוך יגדל בחדות, המשקף את מאפייני המתח ההפוך של המכשיר. עבור מכשיר ספציפי, התקן לגודל זרם הדליפה שונה. בנסיבות מחמירות יותר, זרם הדליפה ההפוך נדרש להיות לא יותר מ -10 מיקרו -אמפר תחת המתח שצוין.
שנית, בנוסף למאפיינים החשמליים, יש להשתמש בשורה של פרמטרים אופטיים לתיאור הביצועים של מכשירי LED, ביניהם הפרמטרים החשובים יותר הם אורך הגל ועוצמת האור של המכשיר. אור גלוי שייך לקטגוריית הגלים האלקטרומגנטיים, ובדרך כלל ניתן להשתמש באורכי גל כדי לבטא את מה שהעין האנושית יכולה לחוש. לאנרגיית הקרינה של האור הנראה יש בדרך כלל טווח אורך גל של 380nm-760nm. ככל שאורך הגל ארוך יותר, כך אנרגיית הפוטון המתאימה נמוכה יותר וצבע האור אדום יותר. כאשר אורך הגל של הפוטון יהיה קצר יותר, האור ישתנה בהדרגה מאדום הופך לצהוב, ואז הופך ירוק לכחול, עד שהוא הופך לסגול. עבור מכשיר LED, האור הנפלט יתרחב בשיא λP, ואורך הגל שלו הוא חצי רוחב בדרך כלל 10-30nm. ככל שחצי הרוחב קטן יותר, החומר של מכשיר ה- LED טהור יותר, הביצועים אחידים יותר ושלמות הגביש. ככל שהמין טוב יותר. עוצמת האור היא פרמטר חשוב נוסף למדידת הביצועים של נוריות LED, המיוצגות בדרך כלל באות iv. ההגדרה של עוצמת האור היא שבכיוון נתון, לאור יש זרם אחד ליחידת זווית מוצקה.
אור הבהיר הוא 1 קנדלה, ויחידתו מבוטאת על ידי קנדלה (cd). ניתן לאפיין את הקשר בנוסחה (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
בנוסחה יחידת φ היא לומן, יחידת Iv היא cd ו- dΩ היא הזווית המוצקה של היחידה והיחידה היא תואר. עוצמת האור הנורמלית של שבב LED בהיר במיוחד היא בדרך כלל בין 30-120mcd. לאחר האריזה במכשיר, עוצמת האור הרגילה שלו בדרך כלל גדולה מ -1 cd.
שטף האור הוא פרמטר אובייקטיבי יותר לשיפוט היעילות הזוהרת של נוריות LED. הוא מייצג את כמות אנרגיית האור הנפלטת מהגוף האלקטרו -אלומיננסי ביחידת זמן, באומן (lm). באופן כללי, היעילות הזוהרת של מנורות ליבון ומנורות פלורסנט הינה 15lm/w ו- 60lm/w בהתאמה. ככל שכוחה של הנורה גדול יותר, כך שטף הזוהר גדול יותר. עבור מכשיר LED בעל ביצועים גבוהים, יעילות הזוהר היא 20lm/w, ורמת המעבדה יכולה להגיע ל 100lm/w. על מנת שניתן יהיה להשתמש במכשירי LED לתאורה מהירה יותר, יש לשפר עוד יותר את יעילות הזוהר של מכשירי LED. ההערכה היא כי לאחר 10 שנים, היעילות הזוהרת של נוריות LED יכולה להגיע ל 200lm/w. עד אז, האנושות תפתח עידן חדש שבו מקורות אור במצב מוצק מחליפים לחלוטין את מקורות האור המסורתיים.
