Диплом. Диплом Ионов А.В. 1. Теоретическая часть
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
1.3 Световые характеристики Диоды заняли место в передаче и визуализации информации: в световых индикаторах, табло, в приборных панелях автомобилей и самолетов, в рекламных экранах. Эффективность излучателя света характеризуется отношением светового потока (в люменах) к потребляемой электрической мощности (в ваттах). Эта величина, называемая светоотдачей, для светодиодов стала больше, чем у ламп накаливания во всех основных цветах видимого диапазона.  Рисунок 5. Светоотдача приборов Светоотдача приборов на основе гетероструктур с активными слоями InGaN и AlInGaP на длинах волн, отвечающих максимуму излучения. Стрелки справа показывают светоотдачу вакуумных и газонаполненных ламп; кривая - спектральную чувствительность глаза (кривая видности). «Рис.5» Один из способов, использования светодиодов, это для обычного освещения, поскольку сочетание их с люминофорами позволяет получить белый свет. Потребление электроэнергии у них меньше, чем у обычных ламп, кроме того, они долговечнее, надежнее и безопаснее ламп накаливания, и люминесцентных ламп. Замена ламп накаливания диодами особенно эффективна в цветной светосигнальной аппаратуре. Лампы должны иметь цветные фильтры, что уменьшает КПД - часть излучения поглощается фильтрами. Цвет оптического излучения полупроводниковых приборов задается энергией квантов в узкой области спектра, фильтры им не нужны. На цветовой диаграмме показано, как из “чистых” цветов, расположенных на внешнем подковообразном контуре, можно получить любой смешанный. Центр диаграммы соответствует белому цвету, на краях отмечены кружки для разных диодов. «Рис. 6»  Рисунок 6. Цветовой график МКО .В центре - область белого цвета, пересекаемая дугой, соответствующей цвету черного тела при разных температурах. Кружками отмечены цветовые координаты разных светодиодов. «Рис 6» Светодиод является нелинейным устройством. Если к нему приложить низкое напряжение, то он не будет проводить электрический ток. Если напряжение повышать, то, как только оно превысит пороговое значение, светодиод станет излучать, а ток резко возрастет. Если продолжить увеличение напряжения, ток будет возрастать, а полупроводниковый прибор быстро перегреется и сгорит. Нюанс заключается в поддержании светодиода в узкой области между полностью закрытым и полностью открытым состояниями (рис. 1.5).  Рисунок 6. Полезная рабочая область мощного светодиода Напряжение полезной рабочей области у разных экземпляров различается (даже у приборов одной группы и одного производителя), кроме того, оно меняется в зависимости от окружающей температуры и степени деградации прибора. На «Рис.6» рабочая область показана более детально. В этом примере рассматривается четыре идентичных светодиода, которые, согласно техническим данным, имеют одинаковые характеристики. Все производители подобных приборов сортируют их по цвету излучаемого света (это называется типизация, биновка (binning) — в процессе производства проводится проверка и светодиоды разделяются по бункерам, бинам (bin), согласно их цветовой температуре). Впоследствии все диоды смешиваются и в одной поставке могут оказаться приборы из разных производственных партий, и следовательно, можно ожидать большого разброса порогового или прямого (Vf) напряжений. Большинство технических характеристик устройств декларируют 20%-й допуск на Vf, поэтому столь широкий разброс, показанный на «Рис.7», не является преувеличением.[4]  Рисунок 7. Характеристики светодиодов Если мы увеличим напряжение примерно до, 3 В, то первый диод будет перегружен, ток второго составит 300 мА, третьего - 250 мА, а четвертого - только 125 мА. Более того, эти характеристики и в дальнейшем изменяются. Когда светодиод прогревается до своей рабочей температуры, кривые дрейфуют влево (прямое напряжение Vf с повышением температуры падает). Однако интенсивность излучения света светодиодов прямо пропорциональна проходящему через них току «Рис. 8»). Так, в приведенном выше примере при напряжении питания 3 В первый светодиод будет сверкать как совершенно новый, второй окажется немного ярче, чем третий, а вот четвертый будет восприниматься весьма тусклым.  |