¿Cómo describir las características básicas de los LED?
Como dispositivo de unión PN electroluminiscente, las características del LED se pueden describir mediante los parámetros eléctricos de la unión PN y los parámetros ópticos como dispositivo emisor de luz.
La característica de voltios-amperios es un parámetro importante para describir un dispositivo de unión PN. Es un indicador importante del rendimiento de la unión PN y de los pros y los contras del proceso de fabricación de la unión PN. La llamada característica de voltios-amperios es la característica de que la corriente que fluye a través de la unión PN cambia con el voltaje, que se puede mostrar muy vívidamente en el osciloscopio. Una curva completa de voltios-amperios incluye características directas e inversas. Por lo general, la curva característica inversa cambia abruptamente y cuando el voltaje excede un cierto umbral, la corriente aumentará exponencialmente. En general, se pueden usar tres parámetros de voltaje de ruptura inversa, corriente inversa y voltaje directo para describir la curva característica de voltios-amperios.
El voltaje directo VF se refiere a la caída de voltaje en el dispositivo bajo la corriente directa nominal, que no solo está relacionada con el ancho de banda prohibido del material, sino que también identifica la resistencia aparente y la resistencia de contacto óhmica de la unión PN. El tamaño de VF refleja las ventajas y desventajas de la fabricación de electrodos hasta cierto punto. En relación con una corriente directa de 20 mA, el valor VF de los LED rojos y amarillos es de aproximadamente 2 voltios, mientras que el valor VF de los dispositivos LED verdes basados en GaN suele ser superior a 3 voltios. La corriente de fuga inversa IR se refiere al valor de corriente inversa que fluye a través del dispositivo bajo un voltaje inverso dado, y el valor de este valor es muy sensible a la calidad del dispositivo. Por lo general, a un voltaje inverso de 5 voltios, la corriente de fuga inversa no debe ser superior a 10 microamperios, y un IR demasiado grande indica características de unión deficientes. El voltaje de ruptura inverso significa que cuando el voltaje inverso es mayor que cierto valor, la corriente de fuga inversa aumentará considerablemente, lo que refleja las características del voltaje soportado inverso del dispositivo. Para un dispositivo específico, el estándar de corriente de fuga es diferente. En un caso más estricto, se requiere que la corriente de fuga inversa no supere los 10 microamperios por debajo del voltaje especificado.
Además de las características eléctricas, también se requiere una serie de parámetros ópticos para describir el rendimiento de los dispositivos LED, entre los cuales los parámetros más importantes son la longitud de onda máxima y la intensidad de la luz del dispositivo. La luz visible pertenece a la categoría de ondas electromagnéticas, y las longitudes de onda generalmente se pueden usar para expresar lo que el ojo humano puede percibir. La energía radiante de la luz visible, generalmente el rango de longitud de onda de la luz visible está entre 380nm y 760nm. Cuanto más larga sea la longitud de onda, menor será la energía del fotón correspondiente y más roja el color de la luz. Cuando la longitud de onda del fotón se vuelve más corta, la luz cambiará gradualmente de rojo a amarillo, luego de verde a azul, hasta que se vuelve púrpura. Para un dispositivo LED, la luz emitida por él se expandirá en el pico λP, y su ancho de onda medio suele ser 10-30nm. Cuanto menor sea la mitad del ancho, más puro será el material del dispositivo LED, más uniforme será el rendimiento y más completo será el cristal. El sexo también es mejor. La intensidad de la luz es otro parámetro importante para medir la calidad del rendimiento del LED, generalmente representado por la letra Iv. La definición de intensidad de luz es que la luz en una dirección dada emite 1 lumen de luz en una unidad de ángulo sólido como 1 candela, y su unidad se expresa en candela (cd). Su relación se puede representar mediante la fórmula (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
En la fórmula, la unidad de φ son los lúmenes, la unidad de Iv es cd, y dΩ es la unidad del ángulo sólido y la unidad es el grado. La intensidad de luz normal de un chip LED ultrabrillante generalmente está entre 30-120mcd. Después de ser empaquetado en un dispositivo, su intensidad de luz normal suele ser superior a 1 cd.
El flujo luminoso es un parámetro más objetivo para juzgar la eficiencia luminosa de los LED. Representa el tamaño de la energía luminosa emitida por el cuerpo electroluminiscente por unidad de tiempo, y la unidad son los lúmenes (lm). Generalmente, la eficacia luminosa de las lámparas incandescentes y fluorescentes es de 15 lm/w y 60 lm/w respectivamente. Cuanto mayor sea la potencia de la bombilla, mayor será el flujo luminoso. Para un dispositivo LED de alto rendimiento, la eficiencia luminosa es de 20 lm/w y el nivel de laboratorio también alcanza los 100 lm/w. Para hacer que los dispositivos LED utilizados para la iluminación sean más rápidos, la eficiencia luminosa de los dispositivos LED debe mejorarse aún más. Se estima que después de 10 años, la eficiencia luminosa de los LED puede alcanzar los 200 lm/w. En ese momento, la humanidad marcará el comienzo de una nueva era en la que las fuentes de luz de estado sólido reemplazarán por completo las fuentes de luz tradicionales.
