Αλλαγές στα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη θερμοκρασία (Φωτεινότητα, μήκος κύματος, τάση προς τα εμπρός)Τα χαρακτηριστικά μιας λάμπας LED αλλάζουν ανάλογα με τη θερμοκρασία του τσιπ (Tj: η θερμοκρασία της διασταύρωσης που εκπέμπει το φως). Η θερμοκρασία του τσιπ περιλαμβάνει τόσο τη θερμοκρασία περιβάλλοντος όσο και τη θερμότητα που εκπέμπεται από το ίδιο το LED. Το κείμενο που ακολουθεί περιγράφει τυπικές αλλαγές στα χαρακτηριστικά.
ΦωτεινότηταΗ ποσότητα φωτός που εκπέμπεται από τη λυχνία LED μειώνεται καθώς αυξάνεται το Tj. Αυτό οφείλεται στην αύξηση του ανασυνδυασμού οπών και ηλεκτρονίων που δεν συμβάλλουν στην εκπομπή φωτός. Τα τεχνικά δεδομένα της λάμπας LED της Toshiba δείχνουν γραφήματα των χαρακτηριστικών της φωτεινής έντασης σε σχέση με τη θερμοκρασία της θήκης (όπου η ένταση φωτός είναι τυποποιημένη στο 1,0 στους 25°C – βλέπε Παράρτημα 1). Εντός του εγγυημένου εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας, η φωτεινή ένταση κυμαίνεται από 0,7 έως 1,2 (με βάση την ένταση φωτεινότητας 1,0 στους 25°C)
Μήκος κύματοςΌπως η φωτεινή ένταση, το εκπεμπόμενο μήκος κύματος επίσης αλλάζει, κυρίως λόγω των αλλαγών στο ενεργειακό κενό των ημιαγωγών που προκαλούνται από αλλαγές στη θερμοκρασία. Η έκταση των αλλαγών στο μήκος κύματος ποικίλλει ανάλογα με το υλικό ημιαγωγών. στα LED τύπου InGaAlP, μια αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αλλαγή του d κατά περίπου 0,1 nm /°C. Για εφαρμογές όπου απαιτούνται αυστηρά πρότυπα μήκους κύματος, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη οποιαδήποτε αλλαγή στο μήκος κύματος εντός του εγγυημένου εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας του εξοπλισμού.
Μπροστινή τάση (Vf)Εκτός από ειδικές περιπτώσεις, οι αλλαγές στο Vf, όπως και οι αλλαγές στο εκπεμπόμενο μήκος κύματος, προκαλούνται από αλλαγές στο ενεργειακό χάσμα των ημιαγωγών. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η Vf πέφτει κατά περίπου 2 mV/°C. Η αλλαγή στο Vf είναι ένα σημαντικό στοιχείο στο σχεδιασμό κυκλώματος. Όπου η λυχνία LED λειτουργεί με σταθερό ρεύμα, οι αλλαγές στο Vf δεν επηρεάζουν τις σταθερές του κυκλώματος. Ωστόσο, όπου η λυχνία LED λειτουργεί με μια περίπου σταθερή τάση, η Vf πέφτει καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και το ρεύμα αυξάνεται. Μια αύξηση του ρεύματος αναγκάζει το Tj να αυξηθεί ακόμη περισσότερο και το Vf να πέσει περαιτέρω. Το ρεύμα συνεχίζει να αυξάνεται μέχρι να επιτευχθεί ισορροπία. Αντίστροφα, σε χαμηλές θερμοκρασίες η Vf ανεβαίνει και το ρεύμα πέφτει. Η απαιτούμενη φωτεινή ένταση μπορεί να μην επιτευχθεί όταν το κύκλωμα λειτουργεί με σταθερή τάση.
Διακυμάνσεις στα ΧαρακτηριστικάΔιακυμάνσεις στις τιμές των χαρακτηριστικών μεταξύ διαφορετικών LED προκύπτουν στο στάδιο της κατασκευής. Η Toshiba καθορίζει μια ελάχιστη τιμή για τη φωτεινότητα και μια ελάχιστη ή μέγιστη τιμή για καθεμία από τις ηλεκτρικές χαρακτηριστικές παραμέτρους. Ως εκ τούτου, τα οπτικά κυκλώματα πρέπει να σχεδιάζονται λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις διακυμάνσεις. Για παράδειγμα, εκτός από τις αλλαγές στη θερμοκρασία, το Vf έχει και μια ορισμένη κατανομή. Όταν ένα κύκλωμα δεν έχει ενσωματωμένο περιθώριο σχεδιασμού, οι συσκευές με μεγάλη διακύμανση Vf πρέπει να ελέγχονται έτσι ώστε να διασφαλίζεται ότι εξακολουθούν να επιτυγχάνονται τα επιθυμητά χαρακτηριστικά όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος ή του εξοπλισμού, μπορεί να είναι απαραίτητο να περιοριστεί η ποσότητα των διακυμάνσεων στις χαρακτηριστικές τιμές της λυχνίας LED. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η Toshiba θα διερευνήσει την ανάγκη για ειδικό πρότυπο και θα αποφασίσει εάν μπορεί να εφαρμοστεί ή όχι ειδικό πρότυπο.
Διαφορές μεταξύ ορατών LED και πηγών φωτός αισθητήρα
Οι λαμπτήρες LED είναι εκπομποί ορατού φωτός. Ως εκ τούτου, τα πρότυπα LED βασίζονται στο φως ορατό στον άνθρωπο. Αντίστοιχα, η Marktech δεν συνιστά τη χρήση ενός ορατού LED ως πηγής φωτός για έναν οπτικό αισθητήρα. Σχετική απόδοση Το Σχήμα 6 δείχνει την καμπύλη φωτεινής απόδοσης, που χαρακτηρίζει τα χαρακτηριστικά μήκους κύματος του φωτός στα οποία είναι ευαίσθητο το ανθρώπινο μάτι. Το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο στο φως με μήκος κύματος περίπου 555 nm. Όταν μετράται η φωτεινότητα ενός LED, η τιμή της φωτεινότητας σε κάθε μήκος κύματος πρέπει να διορθωθεί σύμφωνα με την καμπύλη φωτεινής απόδοσης που φαίνεται στο Σχήμα 6.
Εικόνα 6 – Καμπύλη φωτεινής απόδοσης
Είτε χρησιμοποιήστε την καμπύλη φωτεινής απόδοσης για να διορθώσετε την έξοδο των LED για κάθε μήκος κύματος που θα μετρηθεί ή περάστε την έξοδο των LED που πρόκειται να μετρηθεί μέσω ενός οπτικού φίλτρου με τα ίδια χαρακτηριστικά μετάδοσης με την καμπύλη φωτεινής απόδοσης. Φυσικά, είναι επίσης απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα χαρακτηριστικά μήκους κύματος του φωτοανιχνευτή. Οι φωτοδίοδοι ή οι αισθητήρες εικόνας CCD χρησιμοποιούνται μερικές φορές σε φωτοανιχνευτές για τον έλεγχο της φωτεινότητας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η διαφορά μεταξύ της φωτεινότητας των ορατών LED δεν οφείλεται απλώς στις διαφορές στην ευαισθησία των φωτοανιχνευτών τους. Για παράδειγμα, μια απλή σύγκριση μεταξύ της φωτεινής έντασης ενός LED GaA As 660 nm και εκείνης ενός LED InGaAlP 570 nm δείχνει ότι η τελευταία έχει φωτεινή ένταση από την πρώτη. Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά μήκους κύματος της ευαισθησίας λήψης των φωτοανιχνευτών με φωτοδίοδοι ή αισθητήρες εικόνας CCD, το LED GaAlAs 660 nm έχει την υψηλότερη έξοδο. Επιπλέον, το χαρακτηριστικό διάγραμμα μήκους κύματος στα τεχνικά δεδομένα δείχνει μόνο το φάσμα του ορατού φωτός και δεν υποδεικνύει ότι δεν εκπέμπεται άλλο φως από το LED. Συγκεκριμένα, ανάλογα με τον τύπο του LED, η εκπομπή μπορεί να έχει μεγάλη αιχμή στην περιοχή του εγγύς υπέρυθρου. Όταν χρησιμοποιείτε φωτοδίοδοι για τη μέτρηση της φωτεινότητας, μην ξεχνάτε να λαμβάνετε υπόψη το υπέρυθρο φως.
