مقدمة للمعلمات الأساسية لشريحة مصباح LED
كجهاز تقاطع PN مضيء كهربائيًا ، يمكن وصف خصائص LED بواسطة المعلمات الكهربائية لتقاطع PN والمعلمات الضوئية لجهاز انبعاث الضوء.
1. تعد خاصية الفولت أمبير معلمة مهمة تصف جهاز تقاطع PN. إنه مؤشر مهم لأداء تقاطع PN وجودة عملية تصنيع الوصلات PN. ما يسمى بخاصية فولت أمبير هي خاصية أن التيار المتدفق عبر تقاطع PN يتغير مع الجهد ، والذي يمكن عرضه بوضوح على الذبذبات.
يتضمن منحنى فولت أمبير كامل خصائص أمامية وخلفية. بشكل عام ، يتغير منحنى الخاصية العكسية بشكل حاد ، وعندما يتجاوز الجهد عتبة معينة ، سيرتفع التيار بشكل كبير. بشكل عام ، يمكن استخدام ثلاث معلمات لجهد الانهيار العكسي والتيار العكسي والجهد الأمامي لوصف منحنى خاصية فولت أمبير. يشير الجهد الأمامي VF إلى انخفاض الجهد بين طرفي الجهاز تحت التيار الأمامي المقنن. لا يتعلق هذا فقط بفجوة النطاق للمادة ، ولكنه يشير أيضًا إلى مقاومة الحجم ومقاومة التلامس الأومية لتقاطع PN. يعكس حجم VF إيجابيات وسلبيات إنتاج القطب الكهربائي إلى حد معين. بالنسبة للتيار الأمامي البالغ 20 مللي أمبير ، تبلغ قيمة VF لمصابيح LED ذات اللون الأحمر والأصفر حوالي 2 فولت ، في حين أن قيمة VF لأجهزة LED ذات اللون الأزرق والأخضر القائمة على GaN عادة ما تكون أكبر من 3 فولت. يشير تيار التسرب العكسي IR إلى قيمة التيار العكسي التي تتدفق عبر الجهاز تحت جهد عكسي معين. حجم هذه القيمة حساس جدًا لجودة الجهاز. عادة ، تحت الجهد العكسي 5 فولت ، يجب ألا يزيد تيار التسرب العكسي عن 10 ميكرو أمبير. يشير الأشعة تحت الحمراء المفرطة إلى خصائص تقاطع ضعيفة. يعني جهد الانهيار العكسي أنه عندما يكون الجهد العكسي أكبر من قيمة معينة ، سيزداد تيار التسرب العكسي بشكل حاد ، مما يعكس خصائص الجهد العكسي للجهاز. بالنسبة لجهاز معين ، يختلف معيار حجم تيار التسرب. في ظل ظروف أكثر صرامة ، يجب ألا يزيد تيار التسرب العكسي عن 10 ميكرو أمبير تحت الجهد المحدد.
ثانيًا ، بالإضافة إلى الخصائص الكهربائية ، يجب استخدام سلسلة من المعلمات الضوئية لوصف أداء أجهزة LED ، من بينها المعلمات الأكثر أهمية هي ذروة الطول الموجي وشدة الضوء للجهاز. ينتمي الضوء المرئي إلى فئة الموجات الكهرومغناطيسية ، ويمكن عادةً استخدام الأطوال الموجية للتعبير عما يمكن أن تشعر به العين البشرية. تبلغ الطاقة الإشعاعية للضوء المرئي عمومًا نطاق أطوال موجية من 380 نانومتر إلى 760 نانومتر. كلما زاد الطول الموجي ، انخفضت طاقة الفوتون المقابلة وزاد لون الضوء احمرارًا. عندما يصبح الطول الموجي للفوتون أقصر ، سيتغير الضوء تدريجياً من الأحمر إلى الأصفر ، ثم يتحول من الأخضر إلى الأزرق ، حتى يتحول إلى اللون الأرجواني. بالنسبة لجهاز LED ، فإن الضوء المنبعث سوف يتمدد عند الذروة λP ، ويكون الطول الموجي نصف العرض عادة 10-30 نانومتر. كلما كان نصف العرض أصغر ، كانت مادة جهاز LED أنقى ، وكلما كان الأداء أكثر تناسقًا وسلامة البلورة. كان الجنس أفضل. تعد شدة الضوء معلمة مهمة أخرى لقياس أداء مصابيح LED ، وعادة ما يتم تمثيلها بالحرف IV. تعريف شدة الضوء هو أنه في اتجاه معين ، يكون للضوء تيار واحد لكل وحدة زاوية صلبة.
يبلغ حجم الضوء الساطع شمعة واحدة ، ويتم التعبير عن وحدته بواسطة شمعة (cd). يمكن تمييز العلاقة بالصيغة (6-1):
IV=dφ / dΩ (6-1)
في الصيغة ، وحدة φ هي لومن ، ووحدة Iv هي cd ، و dΩ هي وحدة الزاوية الصلبة ، والوحدة هي درجة. تتراوح شدة الإضاءة العادية لشريحة LED فائقة السطوع بين 30-120mcd. بعد تعبئتها في جهاز ، تكون شدة الضوء العادية عادة أكبر من 1cd.
يعد التدفق الضوئي معلمة أكثر موضوعية للحكم على كفاءة الإضاءة لمصابيح LED. يمثل مقدار الطاقة الضوئية المنبعثة من الجسم الكهربي في وحدة زمنية ، باللومن (lm). بشكل عام ، كفاءة الإنارة للمصابيح المتوهجة ومصابيح الفلورسنت هي 15 لومن / ث و 60 لومن / ث على التوالي. كلما زادت قوة المصباح ، زاد تدفق الضوء. بالنسبة لجهاز LED عالي الأداء ، تكون كفاءة الإنارة 20lm / w ، ويمكن أن يصل مستوى المختبر إلى 100lm / w. من أجل استخدام أجهزة LED للإضاءة بشكل أسرع ، يجب تحسين كفاءة الإضاءة لأجهزة LED بشكل أكبر. تشير التقديرات إلى أنه بعد 10 سنوات ، يمكن أن تصل كفاءة الإضاءة لمصابيح LED إلى 200lm / w. بحلول ذلك الوقت ، ستدخل البشرية حقبة جديدة تحل فيها مصادر الضوء ذات الحالة الصلبة محل مصادر الضوء التقليدية تمامًا.
