Hur ska man beskriva de grundläggande egenskaperna hos lysdioder?
Som en elektroluminescerande PN-övergångsanordning kan LED-egenskaperna beskrivas av de elektriska parametrarna för PN-övergången och de optiska parametrarna som en ljusemitterande anordning.
Volt-amperekarakteristiken är en viktig parameter för att beskriva en PN-övergångsenhet. Det är en viktig indikator på PN-övergångens prestanda och för- och nackdelarna med tillverkningsprocessen för PN-övergången. Den så kallade volt-ampere-karakteristiken är egenskapen att strömmen som flyter genom PN-övergången ändras med spänningen, vilket kan visas mycket levande på oscilloskopet. En komplett volt-ampere-kurva inkluderar fram- och backegenskaper. Typiskt ändras den omvända karakteristikkurvan brant, och när spänningen överstiger en viss tröskel kommer strömmen att öka exponentiellt. Generellt kan tre parametrar av omvänd genombrottsspänning, backström och framåtspänning användas för att beskriva volt-ampere-karakteristikkurvan.
Framspänningen VF hänvisar till spänningsfallet över enheten under den nominella framåtströmmen, vilket inte bara är relaterat till materialets förbjudna bandbredd, utan också identifierar bulkresistansen och ohmsk kontaktresistans för PN-övergången. Storleken på VF återspeglar till viss del fördelarna och nackdelarna med elektrodtillverkning. I förhållande till en framåtström på 20 mA är VF-värdet för röda och gula lysdioder cirka 2 volt, medan VF-värdet för GaN-baserade gröna LED-enheter vanligtvis är större än 3 volt. Den omvända läckströmmen IR hänvisar till det omvända strömvärdet som flyter genom enheten under en given omvänd spänning, och värdet på detta värde är mycket känsligt för enhetens kvalitet. Vanligtvis vid en omvänd spänning på 5 volt bör den omvända läckströmmen inte vara större än 10 mikroampere, och en alltför stor IR indikerar dåliga korsningsegenskaper. Den omvända genombrottsspänningen innebär att när den omvända spänningen är större än ett visst värde, kommer den omvända läckströmmen att öka kraftigt, vilket återspeglar egenskaperna hos den omvända motståndsspänningen hos enheten. För en specifik enhet är standarden för läckström annorlunda. I ett mer strikt fall krävs att den omvända läckströmmen inte är mer än 10 mikroampere under den specificerade spänningen.
Förutom elektriska egenskaper krävs också en serie optiska parametrar för att beskriva prestanda hos LED-enheter, bland vilka de viktigaste parametrarna är enhetens toppvåglängd och ljusintensitet. Synligt ljus tillhör kategorin elektromagnetiska vågor, och våglängder kan vanligtvis användas för att uttrycka vad det mänskliga ögat kan uppfatta. Strålningsenergin för synligt ljus, i allmänhet är våglängdsområdet för synligt ljus mellan 380nm och 760nm. Ju längre våglängd, desto lägre blir motsvarande fotonenergi och desto rödare färg på ljuset. När fotonens våglängd blir kortare kommer ljuset gradvis att ändras från Rött blir gult, sedan grönt blir blått, tills det blir lila. För en LED-enhet kommer ljuset som sänds ut av den att expandera vid toppen λP, och dess våglängds halva bredd är vanligtvis 10-30nm. Ju mindre halvbredden är, desto renare är materialet i LED-enheten, desto mer enhetlig prestanda och desto mer komplett blir kristallen. Sex är också bättre. Ljusintensitet är en annan viktig parameter för att mäta kvaliteten på LED-prestanda, vanligtvis representerad av bokstaven Iv. Definitionen av ljusintensitet är att ljuset i en given riktning avger 1 lumen ljus i en enhet rymvinkel som 1 candela, och dess enhet uttrycks i candela (cd). Dess relation kan representeras av formeln (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
I formeln är enheten för φ lumen, enheten för Iv är cd och dΩ är enhetens rymdvinkel, och enheten är grad. Den normala ljusintensiteten för ett ultraljust LED-chip är vanligtvis mellan 30-120mcd. Efter att ha packats in i en enhet är dess normala ljusintensitet vanligtvis större än 1cd.
Ljusflöde är en mer objektiv parameter för att bedöma ljuseffektiviteten hos lysdioder. Den representerar storleken på ljusenergin som emitteras av den elektroluminescerande kroppen per tidsenhet, och enheten är lumen (lm). I allmänhet är ljuseffekten för glödlampor och lysrör 15 lm/w respektive 60 lm/w. Ju större effekt glödlampan har, desto större ljusflöde. För en högpresterande LED-enhet är ljuseffektiviteten 20lm/w, och laboratorienivån når också 100lm/w. För att göra LED-enheter som används för belysning snabbare, måste ljuseffektiviteten hos LED-enheter förbättras ytterligare. Det uppskattas att efter 10 år kan lyseffekten för lysdioder nå 200lm/w. Vid den tiden kommer mänskligheten att inleda en ny era där solid-state ljuskällor helt ersätter traditionella ljuskällor.
