Kā aprakstīt gaismas diožu pamatīpašības?
LED kā elektroluminiscējošas PN savienojuma ierīces īpašības var raksturot ar PN savienojuma elektriskajiem parametriem un optiskajiem parametriem kā gaismu izstarojošai ierīcei.
Voltu ampēru raksturlielums ir svarīgs parametrs, lai aprakstītu PN savienojuma ierīci. Tas ir svarīgs PN savienojuma veiktspējas rādītājs un PN savienojuma ražošanas procesa plusi un mīnusi. Tā sauktais voltampera raksturlielums ir raksturlielums, ka strāva, kas plūst caur PN pāreju, mainās līdz ar spriegumu, ko var ļoti spilgti parādīt osciloskopā. Pilnīga volta-ampēra līkne ietver priekšējo un atpakaļgaitas raksturlielumus. Parasti apgrieztā raksturlīkne strauji mainās, un, kad spriegums pārsniedz noteiktu slieksni, strāva palielinās eksponenciāli. Parasti, lai aprakstītu volta-ampēra raksturlīkni, var izmantot trīs parametrus: apgrieztā pārtraukuma spriegumu, reverso strāvu un tiešo spriegumu.
Tiešais spriegums VF attiecas uz sprieguma kritumu ierīcē zem nominālās tiešās strāvas, kas ir ne tikai saistīts ar materiāla aizliegto joslas platumu, bet arī identificē PN savienojuma tilpuma pretestību un omu kontakta pretestību. VF izmērs zināmā mērā atspoguļo elektrodu izgatavošanas priekšrocības un trūkumus. Salīdzinot ar 20 mA tiešo strāvu, sarkano un dzelteno gaismas diožu VF vērtība ir aptuveni 2 volti, savukārt uz GaN balstītu zaļo LED ierīču VF vērtība parasti ir lielāka par 3 voltiem. Reversā noplūdes strāva IR attiecas uz apgrieztās strāvas vērtību, kas plūst caur ierīci ar noteiktu apgriezto spriegumu, un šīs vērtības vērtība ir ļoti jutīga pret ierīces kvalitāti. Parasti pie 5 voltu apgrieztā sprieguma apgrieztā noplūdes strāva nedrīkst būt lielāka par 10 mikroampēriem, un pārāk liels IR norāda uz sliktiem savienojuma raksturlielumiem. Reversais pārrāvuma spriegums nozīmē, ka tad, kad apgrieztais spriegums ir lielāks par noteiktu vērtību, apgrieztā noplūdes strāva strauji palielināsies, atspoguļojot ierīces apgrieztā pretestības sprieguma raksturlielumus. Konkrētai ierīcei noplūdes strāvas standarts ir atšķirīgs. Stingrākos gadījumos reversās noplūdes strāvai ir jābūt ne lielākai par 10 mikroampēriem zem norādītā sprieguma.
Papildus elektriskajiem parametriem LED ierīču veiktspējas raksturošanai ir nepieciešama arī virkne optisko parametru, starp kuriem svarīgākie parametri ir ierīces maksimālais viļņa garums un gaismas intensitāte. Redzamā gaisma pieder pie elektromagnētisko viļņu kategorijas, un viļņu garumus parasti var izmantot, lai izteiktu to, ko cilvēka acs spēj uztvert. Redzamās gaismas starojuma enerģija, parasti redzamās gaismas viļņu garuma diapazons ir no 380 nm līdz 760 nm. Jo garāks ir viļņa garums, jo zemāka ir atbilstošā fotona enerģija un sarkanāka gaismas krāsa. Kad fotona viļņa garums kļūst īsāks, gaisma pakāpeniski mainīsies no sarkanā kļūst dzeltena, pēc tam zaļā kļūst zila, līdz tā kļūst violeta. LED ierīcei tās izstarotā gaisma izplešas pie maksimuma λP, un tās viļņa garums parasti ir 10-30nm. Jo mazāks ir pusplatums, jo tīrāks ir LED ierīces materiāls, viendabīgāka veiktspēja un pilnīgāks kristāls. Sekss ir arī labāks. Gaismas intensitāte ir vēl viens svarīgs parametrs LED darbības kvalitātes noteikšanai, ko parasti apzīmē ar burtu Iv. Gaismas intensitātes definīcija ir tāda, ka gaisma noteiktā virzienā izstaro 1 gaismas lūmenu telpiskā leņķa vienībā kā 1 kandela, un tās vienība ir izteikta kandelā (cd). Tās attiecības var attēlot ar formulu (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
Formulā φ mērvienība ir lūmeni, Iv mērvienība ir cd, dΩ ir telpiskā leņķa vienība, un vienība ir grāds. Īpaši spilgtas LED mikroshēmas parastā gaismas intensitāte parasti ir no 30-120mcd. Pēc iepakošanas ierīcē tās parastā gaismas intensitāte parasti ir lielāka par 1 cd.
Gaismas plūsma ir objektīvāks parametrs, lai novērtētu gaismas diožu gaismas efektivitāti. Tas atspoguļo elektroluminiscējošā ķermeņa izstarotās gaismas enerģijas lielumu laika vienībā, un vienība ir lūmeni (lm). Parasti kvēlspuldžu un dienasgaismas spuldžu gaismas efektivitāte ir attiecīgi 15 lm/w un 60 lm/w. Jo lielāka ir spuldzes jauda, jo lielāka ir gaismas plūsma. Augstas veiktspējas LED ierīcei gaismas efektivitāte ir 20 lm/w, un laboratorijas līmenis arī sasniedz 100 lm/w. Lai apgaismojumam izmantojamās LED ierīces būtu ātrākas, ir vēl vairāk jāuzlabo LED ierīču gaismas efektivitāte. Tiek lēsts, ka pēc 10 gadiem LED gaismas efektivitāte var sasniegt 200lm/w. Tajā laikā cilvēce ievadīs jaunu ēru, kurā cietvielu gaismas avoti pilnībā aizstās tradicionālos gaismas avotus.
