LED'lerin temel özellikleri nasıl tanımlanır?
Elektrominesanslı bir PN bağlantı cihazı olarak, LED'in özellikleri, PN bağlantısının elektrik parametreleri ve ışık yayan bir cihaz olarak optik parametreler ile tanımlanabilir.
Volt-amper karakteristiği, bir PN bağlantı cihazını tanımlamak için önemli bir parametredir. PN bağlantı performansının ve PN bağlantı üretim sürecinin artıları ve eksilerinin önemli bir göstergesidir. Volt-amper özelliği olarak adlandırılan özellik, PN bağlantısından geçen akımın, osiloskopta çok canlı bir şekilde görüntülenebilen voltajla değişmesi özelliğidir. Tam bir volt-amper eğrisi, ileri ve geri özellikleri içerir. Tipik olarak, ters karakteristik eğri hızla değişir ve voltaj belirli bir eşiği aştığında akım katlanarak artacaktır. Genel olarak, volt-amper karakteristik eğrisini tanımlamak için ters arıza gerilimi, ters akım ve ileri gerilim olmak üzere üç parametre kullanılabilir.
İleri voltaj VF, yalnızca malzemenin yasaklı bant genişliği ile ilgili değil, aynı zamanda PN bağlantısının toplu direncini ve omik temas direncini de tanımlayan, nominal ileri akım altında cihazdaki voltaj düşüşünü ifade eder. VF'nin boyutu, elektrot üretiminin avantajlarını ve dezavantajlarını bir dereceye kadar yansıtır. 20 mA'lık ileri akıma göre, kırmızı ve sarı LED'lerin VF değeri yaklaşık 2 volt iken, GaN tabanlı yeşil LED cihazlarının VF değeri genellikle 3 volttan fazladır. Ters kaçak akım IR, belirli bir ters voltaj altında cihazdan geçen ters akım değerini ifade eder ve bu değerin değeri cihazın kalitesine çok duyarlıdır. Genellikle 5 voltluk bir ters voltajda, ters kaçak akım 10 mikroamperden büyük olmamalıdır ve aşırı büyük bir IR, zayıf bağlantı özelliklerini gösterir. Ters arıza voltajı, ters voltaj belirli bir değerden büyük olduğunda, ters kaçak akımın keskin bir şekilde artacağı ve cihazın ters dayanma voltajının özelliklerini yansıtacağı anlamına gelir. Belirli bir cihaz için kaçak akım standardı farklıdır. Daha katı bir durumda, ters kaçak akımın belirtilen voltaj altında 10 mikroamperden fazla olmaması gerekir.
Elektriksel özelliklere ek olarak, LED cihazlarının performansını tanımlamak için bir dizi optik parametre de gereklidir; bunlar arasında en önemli parametreler cihazın tepe dalga boyu ve ışık yoğunluğudur. Görünür ışık, elektromanyetik dalgalar kategorisine aittir ve dalga boyları genellikle insan gözünün algılayabildiğini ifade etmek için kullanılabilir. Görünür ışığın radyan enerjisi, genellikle görünür ışığın dalga boyu aralığı 380nm ile 760nm arasındadır. Dalga boyu ne kadar uzun olursa, karşılık gelen foton enerjisi o kadar düşük ve ışığın rengi o kadar kırmızı olur. Fotonun dalga boyu kısaldığında, ışık yavaş yavaş kırmızıdan sarıya döner, ardından yeşil maviye döner ve mora döner. Bir LED cihazı için, yaydığı ışık λP zirvesinde genişleyecektir ve dalga boyu yarı genişliği genellikle 10-30nm'dir. Yarı genişlik ne kadar küçük olursa, LED cihazının malzemesi o kadar saf, performans o kadar düzgün ve kristal o kadar eksiksiz olur. Seks de daha iyidir. Işık yoğunluğu, genellikle Iv harfi ile gösterilen LED performansının kalitesini ölçmek için bir başka önemli parametredir. Işık yoğunluğunun tanımı, belirli bir yöndeki ışığın 1 kandela olarak birim katı açıda 1 lümen ışık yayması ve biriminin kandela (cd) olarak ifade edilmesidir. İlişkisi formül (6-1) ile temsil edilebilir:
IV=dφ/dΩ (6-1)
Formülde φ birimi lümen, Iv birimi cd, dΩ birim katı açı ve birimi de derecedir. Ultra parlak bir LED çipinin normal ışık yoğunluğu genellikle 30-120mcd arasındadır. Bir cihaza paketlendikten sonra normal ışık yoğunluğu genellikle 1cd'den fazladır.
Işık akısı, LED'lerin ışık verimliliğini değerlendirmek için daha objektif bir parametredir. Elektrolüminesan cisim tarafından birim zamanda yayılan ışık enerjisinin boyutunu temsil eder ve birimi lümendir (lm). Genel olarak, akkor lambaların ve flüoresan lambaların ışık verimliliği sırasıyla 15lm/w ve 60lm/w'dir. Ampulün gücü ne kadar büyük olursa, ışık akısı o kadar büyük olur. Yüksek performanslı bir LED cihazı için ışık verimliliği 20lm/w'dir ve laboratuvar seviyesi de 100lm/w'ye ulaşır. Aydınlatmada kullanılan LED cihazları daha hızlı hale getirmek için LED cihazların ışık veriminin daha da iyileştirilmesi gerekmektedir. 10 yıl sonra LED'lerin ışık veriminin 200lm/w'ye ulaşabileceği tahmin edilmektedir. O zaman, insanlık, katı hal ışık kaynaklarının tamamen geleneksel ışık kaynaklarının yerini aldığı yeni bir çağı başlatacak.
