Kuidas kirjeldada LED-ide põhiomadusi?
Elektroluminestsents-P-N-ühendusseadmena saab LED-i omadusi kirjeldada P-N ristmiku elektriliste parameetrite ja optiliste parameetritega valgust kiirgava seadmena.
Volt-ampri karakteristik on oluline parameeter P-N ristmiku seadme kirjeldamiseks. See on oluline näitaja P-N ristmiku jõudlusest ning P-N ristmiku valmistamise protsessi plussidest ja miinustest. Nn volt-amper karakteristik on omadus, et P-N ristmiku kaudu voolav vool muutub pingega, mida saab ostsilloskoobil väga elavalt kuvada. Täielik volt-amprikõver sisaldab edasi- ja tagasikäiguomadusi. Tavaliselt muutub vastupidine iseloomulik kõver järsult ja kui pinge ületab teatud künnise, suureneb vool eksponentsiaalselt. Üldiselt saab volt-ampri karakteristiku kõvera kirjeldamiseks kasutada kolme parameetrit: tagasikäik, tagasivool ja edasisuunaline pinge.
Ettepoole suunatud pinge VF viitab pinge langusele üle seadme nimivoolu all, mis ei ole seotud mitte ainult materjali keelatud ribalaiusega, vaid tuvastab ka P-N ristmiku puistetakistuse ja ohmilise kontakttakistuse. VF suurus peegeldab teatud määral elektroodide valmistamise eeliseid ja puudusi. Võrreldes 20 mA edasivooluga on punaste ja kollaste LED-ide VF-väärtus umbes 2 volti, samas kui GaN-põhiste roheliste LED-seadmete VF-väärtus on tavaliselt suurem kui 3 volti. Tagasivoolu vool IR viitab tagasivoolu väärtusele, mis voolab läbi seadme antud tagasipinge korral, ja selle väärtuse väärtus on seadme kvaliteedi suhtes väga tundlik. Tavaliselt vastupidise pinge korral 5 volti ei tohiks tagasilöögivool olla suurem kui 10 mikroamprit ja liiga suur IR näitab halbu ristmiku omadusi. Vastupidine rikkepinge tähendab, et kui tagasikäik on suurem kui teatud väärtus, suureneb tagasikäik järsult, peegeldades seadme tagasikäigu taluvuse omadusi. Konkreetse seadme puhul on lekkevoolu standard erinev. Rangemal juhul ei tohi tagasivoolu vool määratud pinge korral olla suurem kui 10 mikroamprit.
Lisaks elektrilistele omadustele on LED-seadmete jõudluse kirjeldamiseks vaja ka mitmeid optilisi parameetreid, mille hulgas on olulisemad parameetrid seadme maksimaalne lainepikkus ja valguse intensiivsus. Nähtav valgus kuulub elektromagnetlainete kategooriasse ja lainepikkusi saab tavaliselt kasutada selleks, et väljendada seda, mida inimsilm suudab tajuda. Nähtava valguse kiirgusenergia, üldiselt on nähtava valguse lainepikkuste vahemik vahemikus 380nm kuni 760nm. Mida pikem on lainepikkus, seda madalam on vastav footonienergia ja seda punasem on valguse värv. Kui footoni lainepikkus muutub lühemaks, muutub valgus järk-järgult punasest kollaseks, seejärel roheline muutub siniseks, kuni see muutub lillaks. LED-seadme puhul laieneb selle kiiratav valgus tipus λP ja selle lainepikkuse poollaius on tavaliselt 10-30nm. Mida väiksem on poollaius, seda puhtam on LED-seadme materjal, seda ühtlasem on jõudlus ja seda täielikum on kristall. Seks on ka parem. Valguse intensiivsus on veel üks oluline parameeter LED-jõudluse kvaliteedi mõõtmiseks, mida tavaliselt tähistab täht Iv. Valgustugevuse definitsioon on see, et antud suunas valgus kiirgab 1 luumenit valgust ühikulise nurga all 1 kandelana ja selle ühikut väljendatakse kandelana (cd). Selle suhet saab esitada valemiga (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
Valemis on φ ühik luumenid, Iv ühik on cd ja dΩ on ühik tahke nurk ja ühik on kraad. Üliere LED-kiibi normaalne valgustugevus on tavaliselt vahemikus 30-120mcd. Pärast seadmesse pakendamist on selle normaalne valgustugevus tavaliselt suurem kui 1cd.
Valgusvoog on objektiivsem parameeter LED-ide valgustugevuse hindamiseks. See esindab elektroluminestsentskeha poolt ajaühikus kiiratava valgusenergia suurust ja ühikuks on luumenid (lm). Üldiselt on hõõglampide ja luminofoorlampide valgusviljakus vastavalt 15lm/w ja 60lm/w. Mida suurem on pirni võimsus, seda suurem on valgusvoog. Suure jõudlusega LED-seadme puhul on valgustugevus 20lm/w ja labori tase ulatub ka 100lm/w-ni. Valgustuseks kasutatavate LED-seadmete kiiremaks muutmiseks tuleb LED-seadmete valgustugevust veelgi parandada. Hinnanguliselt võib 10 aasta pärast LED-ide valgustugevus ulatuda 200lm / w-ni. Sel ajal juhatab inimkond sisse uue ajastu, kus tahkis-valgusallikad asendavad täielikult traditsioonilised valgusallikad.
