Comment décrire les caractéristiques de base des LED ?
En tant que dispositif à jonction PN électroluminescente, les caractéristiques de la LED peuvent être décrites par les paramètres électriques de la jonction PN et les paramètres optiques en tant que dispositif électroluminescent.
La caractéristique volt-ampère est un paramètre important pour décrire un dispositif à jonction PN. C'est un indicateur important des performances de la jonction PN et des avantages et inconvénients du processus de fabrication de la jonction PN. La caractéristique dite volt-ampère est la caractéristique selon laquelle le courant traversant la jonction PN change avec la tension, ce qui peut être affiché de manière très nette sur l'oscilloscope. Une courbe volt-ampère complète comprend les caractéristiques avant et arrière. En règle générale, la courbe caractéristique inverse change fortement et lorsque la tension dépasse un certain seuil, le courant augmente de manière exponentielle. Généralement, trois paramètres de tension de claquage inverse, de courant inverse et de tension directe peuvent être utilisés pour décrire la courbe caractéristique volt-ampère.
La tension directe VF fait référence à la chute de tension aux bornes de l'appareil sous le courant direct nominal, qui n'est pas seulement liée à la largeur de bande interdite du matériau, mais identifie également la résistance de masse et la résistance de contact ohmique de la jonction PN. La taille de VF reflète dans une certaine mesure les avantages et les inconvénients de la fabrication des électrodes. Par rapport à un courant direct de 20 mA, la valeur VF des LED rouges et jaunes est d'environ 2 volts, tandis que la valeur VF des dispositifs LED verts à base de GaN est généralement supérieure à 3 volts. Le courant de fuite inverse IR fait référence à la valeur du courant inverse traversant l'appareil sous une tension inverse donnée, et la valeur de cette valeur est très sensible à la qualité de l'appareil. Habituellement, à une tension inverse de 5 volts, le courant de fuite inverse ne doit pas être supérieur à 10 microampères, et un IR trop grand indique de mauvaises caractéristiques de jonction. La tension de claquage inverse signifie que lorsque la tension inverse est supérieure à une certaine valeur, le courant de fuite inverse augmentera fortement, reflétant les caractéristiques de la tension de tenue inverse de l'appareil. Pour un appareil spécifique, la norme de courant de fuite est différente. Dans un cas plus strict, le courant de fuite inverse ne doit pas dépasser 10 microampères sous la tension spécifiée.
En plus des caractéristiques électriques, une série de paramètres optiques sont également nécessaires pour décrire les performances des dispositifs à LED, parmi lesquels les paramètres les plus importants sont la longueur d'onde de crête et l'intensité lumineuse du dispositif. La lumière visible appartient à la catégorie des ondes électromagnétiques et les longueurs d'onde peuvent généralement être utilisées pour exprimer ce que l'œil humain peut percevoir. L'énergie rayonnante de la lumière visible, généralement la gamme de longueurs d'onde de la lumière visible, est comprise entre 380 nm et 760 nm. Plus la longueur d'onde est longue, plus l'énergie photonique correspondante est faible et plus la couleur de la lumière est rouge. Lorsque la longueur d'onde du photon devient plus courte, la lumière passera progressivement du rouge au jaune, puis du vert au bleu, jusqu'à ce qu'elle devienne violette. Pour un dispositif LED, la lumière émise par celui-ci se dilatera au pic λP, et sa demi-largeur de longueur d'onde est généralement de 10-30 nm. Plus la demi-largeur est petite, plus le matériau du dispositif LED est pur, plus les performances sont uniformes et plus le cristal est complet. Le sexe est aussi meilleur. L'intensité lumineuse est un autre paramètre important pour mesurer la qualité des performances des LED, généralement représenté par la lettre Iv. La définition de l'intensité lumineuse est que la lumière dans une direction donnée émet 1 lumen de lumière dans un angle solide unitaire comme 1 candela, et son unité est exprimée en candela (cd). Sa relation peut être représentée par la formule (6-1) :
Iv=dφ/dΩ (6-1)
Dans la formule, l'unité de φ est le lumens, l'unité de Iv est cd, et dΩ est l'angle solide unitaire, et l'unité est le degré. L'intensité lumineuse normale d'une puce LED ultra-lumineuse est généralement comprise entre 30-120mcd. Après avoir été emballé dans un appareil, son intensité lumineuse normale est généralement supérieure à 1cd.
Le flux lumineux est un paramètre plus objectif pour juger de l'efficacité lumineuse des LED. Il représente la taille de l'énergie lumineuse émise par le corps électroluminescent par unité de temps, et l'unité est le lumens (lm). Généralement, l'efficacité lumineuse des lampes à incandescence et des lampes fluorescentes est respectivement de 15lm/w et 60lm/w. Plus la puissance de l'ampoule est grande, plus le flux lumineux est important. Pour un appareil LED haute performance, l'efficacité lumineuse est de 20 lm/w et le niveau de laboratoire atteint également 100 lm/w. Afin de rendre les dispositifs à LED utilisés pour l'éclairage plus rapides, l'efficacité lumineuse des dispositifs à LED doit encore être améliorée. On estime qu'après 10 ans, l'efficacité lumineuse des LED peut atteindre 200lm/w. À cette époque, l'humanité inaugurera une nouvelle ère dans laquelle les sources lumineuses à semi-conducteurs remplaceront complètement les sources lumineuses traditionnelles.
