Kaip apibūdinti pagrindines šviesos diodų charakteristikas?
Kaip elektroliuminescencinio PN jungties įtaiso, LED charakteristikas galima apibūdinti PN sandūros elektriniais parametrais ir optiniais parametrais kaip šviesą skleidžiančio įrenginio.
Voltų-amperų charakteristika yra svarbus parametras, apibūdinantis PN jungties įrenginį. Tai svarbus PN sankryžos veikimo rodiklis ir PN sankryžos gamybos proceso privalumai ir trūkumai. Vadinamoji voltų amperų charakteristika yra charakteristika, kad srovė, tekanti per PN sandūrą, kinta kartu su įtampa, kuri gali būti labai ryškiai parodyta osciloskope. Visą voltų amperų kreivę sudaro priekinės ir atbulinės eigos charakteristikos. Paprastai atvirkštinė charakteristikos kreivė staigiai keičiasi, o kai įtampa viršija tam tikrą slenkstį, srovė padidės eksponentiškai. Paprastai, norint apibūdinti voltų-amperų charakteristikų kreivę, gali būti naudojami trys atvirkštinio gedimo įtampos, atvirkštinės srovės ir tiesioginės įtampos parametrai.
Tiesioginė įtampa VF reiškia įtampos kritimą įrenginyje esant vardinei priekinei srovei, kuri yra ne tik susijusi su draudžiamu medžiagos juostos pločiu, bet ir identifikuoja PN sankryžos tūrinę varžą ir ominę kontaktinę varžą. VF dydis tam tikru mastu atspindi elektrodų gamybos privalumus ir trūkumus. Lyginant su tiesiogine 20 mA srove, raudonų ir geltonų šviesos diodų VF vertė yra apie 2 voltus, o GaN pagrįstų žalių LED įrenginių VF vertė paprastai yra didesnė nei 3 voltai. Atvirkštinė nuotėkio srovė IR reiškia atvirkštinės srovės vertę, tekančią per prietaisą esant tam tikrai atvirkštinei įtampai, ir šios vertės vertė yra labai jautri įrenginio kokybei. Paprastai esant 5 voltų atvirkštinei įtampai, atvirkštinio nuotėkio srovė neturi būti didesnė nei 10 mikroamperų, o per didelis IR rodo blogas jungties charakteristikas. Atvirkštinė gedimo įtampa reiškia, kad kai atvirkštinė įtampa yra didesnė už tam tikrą vertę, atvirkštinio nuotėkio srovė smarkiai padidės, atspindėdama prietaiso atvirkštinio atsparumo įtampą. Konkrečiam įrenginiui nuotėkio srovės standartas skiriasi. Griežtesniu atveju atvirkštinio nuotėkio srovė turi būti ne didesnė kaip 10 mikroamperų esant nurodytai įtampai.
Be elektrinių charakteristikų, LED prietaisų veikimui apibūdinti taip pat reikia daugybės optinių parametrų, tarp kurių svarbesni parametrai yra įrenginio didžiausias bangos ilgis ir šviesos intensyvumas. Matoma šviesa priklauso elektromagnetinių bangų kategorijai, o bangos ilgiai paprastai gali būti naudojami išreikšti tai, ką gali suvokti žmogaus akis. Matomos šviesos spinduliavimo energija, paprastai matomos šviesos bangos ilgio diapazonas yra nuo 380 nm iki 760 nm. Kuo ilgesnis bangos ilgis, tuo mažesnė atitinkama fotono energija ir tuo raudonesnė šviesos spalva. Kai fotono bangos ilgis sutrumpėja, šviesa palaipsniui pasikeis: Raudona pasidaro geltona, tada žalia tampa mėlyna, kol pasidaro violetinė. LED įrenginyje jo skleidžiama šviesa išsiplės ties piko λP, o jo bangos ilgio pusė pločio paprastai yra 10-30nm. Kuo mažesnis pusės plotis, tuo grynesnė LED įrenginio medžiaga, tolygesnis veikimas ir išbaigtesnis kristalas. Seksas taip pat geresnis. Šviesos intensyvumas yra dar vienas svarbus parametras LED veikimo kokybei matuoti, paprastai žymimas raide Iv. Šviesos intensyvumo apibrėžimas yra toks, kad šviesa tam tikra kryptimi skleidžia 1 liumeną šviesos vienetiniu erdviniu kampu kaip 1 kandela, o jo vienetas išreiškiamas kandela (cd). Jo ryšį galima pavaizduoti formule (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
Formulėje φ vienetas yra liumenai, Iv vienetas yra cd, o dΩ yra erdvės kampo vienetas, o vienetas yra laipsnis. Įprastas itin ryškaus LED lusto šviesos intensyvumas paprastai yra tarp 30-120mcd. Supakuotas į įrenginį, jo įprastas šviesos intensyvumas paprastai yra didesnis nei 1 cd.
Šviesos srautas yra objektyvesnis parametras, leidžiantis įvertinti šviesos diodų šviesos efektyvumą. Tai rodo elektroliuminescencinio kūno skleidžiamos šviesos energijos dydį per laiko vienetą, o vienetas yra liumenai (lm). Paprastai kaitinamųjų lempų ir liuminescencinių lempų šviesos efektyvumas yra atitinkamai 15 lm/w ir 60 lm/w. Kuo didesnė lemputės galia, tuo didesnis šviesos srautas. Didelio našumo LED prietaiso šviesos efektyvumas yra 20 lm/w, o laboratorinis lygis taip pat siekia 100 lm/w. Norint, kad LED įrenginiai būtų naudojami apšvietimui greičiau, LED prietaisų šviesos efektyvumas turi būti toliau gerinamas. Skaičiuojama, kad po 10 metų šviesos diodų šviesos efektyvumas gali siekti 200lm/w. Tuo metu žmonija pradės naują erą, kai kietojo kūno šviesos šaltiniai visiškai pakeis tradicinius šviesos šaltinius.
