Определение и оценка параметров светодиодов
Параметры светодиодов как элементов цепей постоянного тока определяются их вольт-амперными характеристиками. Различия прямых ветвей ВАХ связаны с разницей в ширине запрещенной зоны применяемых материалов. Чем меньше длина волн излучения, тем больше прямое падение напряжения на светодиоде и потери электрической энергии в нем. Обратные ветви ВАХ имеют малое допустимое обратное напряжение, так как ширина p-n - перехода в светодиодах невелика. При работе в схемах с большими обратными напряжениями последовательно со светодиодом необходимо включать обычный диод.
Рисунок 4.4 – Вольт-амперные характеристики диодов Основные параметры диодов зависят от температуры. Зависимость яркости (силы света) от температуры практически линейная. С увеличением температуры яркость (сила света) уменьшается. В интервале рабочих температур яркость может изменяться в 2 - 3 раза. Рисунок 4.5 – Зависимость тока IПР от напряжения VПР: 1 – красный СИД GaAs60P40, 2 – оранжевый СД GaAs35P65N, 3 – желтый СИД GaAs14P86N, 4 – зеленый СИД GaPN
Светодиоды обладают высоким быстродействием. Излучение нарастает за время менее 10 с после передачи импульса прямого тока. Однако для устройств отображения, в которых обычно используются светодиоды, быстродействие не является критичным. Поэтому для серийных светодиодов временные параметры не приводятся. Светодиоды, широко применятся в радиоэлектронной аппаратуре в устройствах индикации: включения, готовности и работе, наличия напряжения, аварийной ситуации, достижения температурного порога, выполнения функционального задания. Светодиоды излучают свет видимого спектра, когда через них протекает электрический ток. Приборы в металлическом корпусе со стеклянной линзой обеспечивают направленное излучение света, а изготовленные в пластмассовых корпусах, выполненных из оптически прозрачного компаунда, создают рассеянное излучение. Хотя цвет (длина волны) излучения определяется использованным материалом, количество света, испускаемого светодиодом, зависит от тока возбуждения и быстро увеличивается с ростом плотности тока. Положение точки перегиба этих кривых непосредственно связано с шириной запрещенной зоны и для красных светодиодов соответствует меньшему прямому падению напряжения. Согласно рисунку, динамическое сопротивление красных светодиодов равно (1÷2) Ом, в то время как для материалов, дающих более коротковолновое излучение, оно составляет (7÷15) Ом. По мере роста плотности тока через p-n - переход большее число электронов и дырок инжектируется в запрещенную зону. При их движении возникают вторичные эффекты, повышающие число дырок и электронов, которые могут излучательно рекомбинировать. В результате световая эффективность светодиодов увеличивается. На рисунке 4.6 показаны зависимости светового потока от тока возбуждения светодиодов для ряда материалов. Следует отметить, что красные GaP-светодиоды начинают излучать при малых плотностях тока, однако их излучение достигает насыщения при относительно низких плотностях тока по сравнению со светодиодами из других материалов.
Рисунок 4.6 – Спектральные диапазоны излучения и максимальной фоточувствительности полупроводниковых материалов и структур
4.2.4 Схемы возбуждения, обеспечивающие высокую световую эффективность светодиодов
Наклон кривых для GaAsP на рисунке 4.6 показывает, что удвоение тока возбуждения приводит к более чем двукратному увеличению светового потока. Это говорит о росте световой эффективности таких светодиодов при больших возбуждающих токах и указывает на то, что импульсные схемы возбуждения позволяют получить больший световой поток по сравнению со статическими. Достигаемое таким образом увеличение световой эффективности иллюстрируется числовым примером, относящимся к характеристике красного GaAsP-светодиода и к форме импульсов возбуждающего тока, изображенной на рисунке 4.7, а. Как видно из рисунка 4.7, б, при возбуждении постоянным током 10 мА создается световой поток около 0,7 млм, а при импульсном возбуждении средний световой поток составляет 2,0 млм (~10% от 20 млм). Рисунок 4.7 – Временные диаграммы: возбуждающего тока (а); светового потока (б). Коэффициент заполнения t1/t2 = 10%; частота регенерации = 1/t2
При возбуждении большими токами длительность и коэффициент заполнения импульса влияют на температуру перехода. Возникающие при этом явления обсуждаются в следующем подразделе. Если светодиоды возбуждаются импульсами частотой, значительно превышающей 30 Гц, то не возникает ни мельканий, ни других ощущений вспышки, заметных человеческому глазу. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|