Как да опишем основните характеристики на светодиодите?
Като електролуминесцентно PN преходно устройство, характеристиките на LED могат да бъдат описани чрез електрическите параметри на PN прехода и оптичните параметри като светлоизлъчващо устройство.
Волт-амперната характеристика е важен параметър за описание на PN преходно устройство. Това е важен показател за работата на PN прехода и плюсовете и минусите на процеса на производство на PN преход. Така наречената волт-амперна характеристика е характеристиката, че токът, протичащ през PN прехода, се променя с напрежението, което може да бъде много ясно показано на осцилоскопа. Пълната волт-амперна крива включва права и обратна характеристики. Обикновено обратната характеристична крива се променя рязко и когато напрежението превиши определен праг, токът ще се увеличи експоненциално. Като цяло, три параметъра на обратно пробивно напрежение, обратен ток и право напрежение могат да се използват за описание на волт-амперната характеристична крива.
Правото напрежение VF се отнася до спада на напрежението в устройството под номиналния прав ток, което не само е свързано със забранената ширина на лентата на материала, но също така идентифицира обемното съпротивление и омичното контактно съпротивление на PN прехода. Размерът на VF отразява до известна степен предимствата и недостатъците на производството на електроди. Отнесено към посочен ток от 20 mA, стойността на VF на червените и жълтите светодиоди е около 2 волта, докато стойността на VF на базираните на GaN зелени LED устройства обикновено е по-голяма от 3 волта. Обратният ток на утечка IR се отнася до стойността на обратния ток, протичащ през устройството при дадено обратно напрежение, и стойността на тази стойност е много чувствителна към качеството на устройството. Обикновено при обратно напрежение от 5 волта, обратният ток на утечка не трябва да бъде по-голям от 10 микроампера, а прекалено голямото IR показва лоши характеристики на свързване. Обратното напрежение на пробив означава, че когато обратното напрежение е по-голямо от определена стойност, обратният ток на утечка ще се увеличи рязко, отразявайки характеристиките на обратното издържано напрежение на устройството. За конкретно устройство стандартът на тока на утечка е различен. В по-строг случай се изисква обратният ток на утечка да бъде не повече от 10 микроампера под определеното напрежение.
В допълнение към електрическите характеристики са необходими и серия от оптични параметри, за да се опише работата на LED устройствата, сред които по-важните параметри са пиковата дължина на вълната и интензитетът на светлината на устройството. Видимата светлина принадлежи към категорията на електромагнитните вълни и дължините на вълните обикновено могат да се използват за изразяване на това, което човешкото око може да възприеме. Лъчистата енергия на видимата светлина, обикновено обхватът на дължината на вълната на видимата светлина е между 380 nm и 760 nm. Колкото по-голяма е дължината на вълната, толкова по-ниска е съответната фотонна енергия и толкова по-червен е цветът на светлината. Когато дължината на вълната на фотона стане по-къса, светлината постепенно ще се промени от червено в жълто, след това зелено в синьо, докато стане лилаво. За LED устройство излъчваната от него светлина ще се разшири при пика λP, а полуширината на дължината на вълната обикновено е 10-30nm. Колкото по-малка е полуширината, толкова по-чист е материалът на LED устройството, толкова по-равномерна е производителността и по-пълен е кристалът. Сексът също е по-добър. Интензитетът на светлината е друг важен параметър за измерване на качеството на LED производителността, обикновено представен с буквата Iv. Дефиницията за интензитет на светлината е, че светлината в дадена посока излъчва 1 лумен светлина в единица телесен ъгъл като 1 кандела, а нейната единица се изразява в кандела (cd). Връзката му може да бъде представена с формула (6-1):
Iv=dφ/dΩ (6-1)
Във формулата единицата φ е лумен, единицата Iv е cd, а dΩ е единицата телесен ъгъл, а единицата е градус. Нормалният интензитет на светлината на ултраярък LED чип обикновено е между 30-120mcd. След като бъде опакован в устройство, неговият нормален интензитет на светлина обикновено е по-голям от 1 cd.
Светлинният поток е по-обективен параметър за преценка на светлинната ефективност на светодиодите. Той представлява размера на светлинната енергия, излъчвана от електролуминесцентното тяло за единица време, а мерната единица е лумен (lm). Обикновено светлинната ефективност на лампите с нажежаема жичка и флуоресцентните лампи е съответно 15 lm/w и 60 lm/w. Колкото по-голяма е мощността на крушката, толкова по-голям е светлинният поток. За високоефективно LED устройство, светлинната ефективност е 20lm/w, а лабораторното ниво също достига 100lm/w. За да се направят LED устройствата, използвани за осветление, по-бързи, светлинната ефективност на LED устройствата трябва да бъде допълнително подобрена. Изчислено е, че след 10 години светлинната ефективност на светодиодите може да достигне 200 lm/w. По това време човечеството ще въведе нова ера, в която твърдите източници на светлина напълно ще заменят традиционните източници на светлина.
