Zmiany w charakterystyce związanej z temperaturą (jasność, długość fali, napięcie przewodzenia)Charakterystyka lampy LED zmienia się w zależności od temperatury chipa (Tj: temperatura złącza emitującego światło). Temperatura chipa obejmuje zarówno temperaturę otoczenia, jak i ciepło emitowane przez samą diodę LED. Poniższy tekst opisuje typowe zmiany w charakterystyce.
JasnośćIlość światła emitowanego przez lampę LED zmniejsza się wraz ze wzrostem Tj. Dzieje się tak ze względu na wzrost rekombinacji dziur i elektronów, które nie przyczyniają się do emisji światła. Dane techniczne lamp LED firmy Toshiba przedstawiają wykresy charakterystyki natężenia światła w zależności od temperatury obudowy (gdzie natężenie światła jest znormalizowane do 1,0 przy 25°C – patrz załącznik 1). W gwarantowanym zakresie temperatur pracy natężenie światła waha się od 0,7 do 1,2 (przy natężeniu światła 1,0 przy 25°C)
Długość faliPodobnie jak natężenie światła, zmienia się również długość emitowanej fali, głównie ze względu na zmiany w przerwie energetycznej półprzewodników spowodowane zmianami temperatury. Zakres zmian długości fali zmienia się w zależności od materiału półprzewodnikowego; w diodach typu InGaAlP wzrost temperatury powoduje zmianę d o około 0,1 nm /°C. W przypadku zastosowań, w których wymagane są surowe normy długości fali, należy wziąć pod uwagę każdą zmianę długości fali w gwarantowanym zakresie temperatury roboczej sprzętu.
Napięcie przewodzenia (Vf)Z wyjątkiem szczególnych przypadków, zmiany Vf, podobnie jak zmiany długości emitowanej fali, są spowodowane zmianami przerwy energetycznej półprzewodników. Wraz ze wzrostem temperatury Vf spada o około 2 mV/°C. Zmiana Vf jest głównym czynnikiem w projektowaniu obwodów. Tam, gdzie lampa LED działa przy stałym prądzie, zmiany Vf nie wpływają na stałe obwodu. Jednakże, gdy lampa LED działa przy mniej więcej stałym napięciu, Vf spada wraz ze wzrostem temperatury i wzrostem natężenia prądu. Wzrost prądu powoduje dalszy wzrost Tj i dalszy spadek Vf. Prąd nadal rośnie, aż do osiągnięcia równowagi. I odwrotnie, w niskich temperaturach Vf rośnie, a prąd spada. Wymagane natężenie światła może nie zostać osiągnięte, gdy obwód pracuje pod stałym napięciem.
Wahania charakterystykRóżnice w wartościach charakterystyk pomiędzy różnymi diodami LED pojawiają się na etapie produkcji. Toshiba określa minimalną wartość jasności oraz minimalną lub maksymalną wartość dla każdego z parametrów charakterystyki elektrycznej. Dlatego obwody optyczne muszą być projektowane z uwzględnieniem tych fluktuacji. Na przykład, oprócz zmian temperatury, Vf ma również pewien rozkład. Gdy obwód nie ma wbudowanego marginesu projektowego, urządzenia o dużej fluktuacji Vf muszą być sprawdzane, aby zapewnić, że pożądana charakterystyka może być nadal osiągnięta, gdy zmienia się temperatura. W zależności od charakterystyki obwodu lub sprzętu może być konieczne ograniczenie wielkości wahań wartości charakterystycznych lamp LED. W takich przypadkach firma Toshiba zbada, czy istnieje zapotrzebowanie na specjalny standard i zdecyduje, czy można go zastosować.
Różnice między widocznymi diodami LED a źródłami światła czujnika
Lampy LED są emiterami światła widzialnego. Dlatego standardy LED opierają się na świetle widzialnym dla ludzi. W związku z tym Marktech nie zaleca używania widocznej diody LED jako źródła światła dla czujnika optycznego. Wydajność względna Rysunek 6 przedstawia krzywą wydajności świetlnej, przedstawiającą charakterystykę długości fali światła, na które wrażliwe jest ludzkie oko. Ludzkie oko jest najbardziej wrażliwe na światło o długości fali około 555 nm. Podczas pomiaru jasności diody LED wartość jasności przy każdej długości fali należy skorygować zgodnie z krzywą wydajności świetlnej przedstawioną na rysunku 6.
Rysunek 6 – Krzywa wydajności świetlnej
Użyj krzywej wydajności świetlnej, aby skorygować moc wyjściową diod LED dla każdej mierzonej długości fali, lub przepuść moc wyjściową diod LED do pomiaru przez filtr optyczny o takiej samej charakterystyce transmisji, jak krzywa wydajności świetlnej. Oczywiście należy również wziąć pod uwagę charakterystykę długości fali fotodetektora. Fotodiody lub czujniki obrazu CCD są czasami używane w fotodetektorach do sprawdzania jasności. W takich przypadkach różnica między jasnością widocznych diod LED nie wynika po prostu z różnic w czułości ich fotodetektorów. Na przykład proste porównanie między natężeniem światła 660-nm GaA As LED i 570-nm InGaAlP LED pokazuje, że ta druga ma natężenie światła niż pierwsza. Jednak biorąc pod uwagę charakterystykę długości fali czułości odbioru fotodetektorów z fotodiodami lub przetwornikami obrazu CCD, dioda LED GaAlAs 660 nm ma wyższą moc wyjściową. Ponadto wykres charakterystyki długości fali w danych technicznych pokazuje tylko widmo światła widzialnego i nie wskazuje, że z diody LED nie jest emitowane żadne inne światło. W szczególności, w zależności od rodzaju diody LED, emisja może mieć duży szczyt w obszarze bliskiej podczerwieni. Używając fotodiod do pomiaru jasności, nie zapomnij wziąć pod uwagę światła podczerwonego.
