Mengapa intensitas cahaya dalam LED tidak meningkat dengan arus setelah nilai tertentu?

11

Saya membaca di buku bahwa intensitas cahaya dari LED tidak meningkat melebihi nilai arus tertentu.

Jumlah cahaya yang dipancarkan tergantung pada kombinasi lubang dan elektron. Jika demikian, maka ketika aliran elektron meningkat dalam rangkaian, kombinasi efektif juga harus meningkat sehingga menghasilkan intensitas yang lebih tinggi.

Tetapi secara umum mengapa ini tidak terjadi pada LED di luar nilai tertentu?

led current light semiconductors optoelectronics Andrew Flemming
sumber

Jawaban:

11

Untuk apa nilainya, Maxim mengklaim mekanisme yang agak berbeda (termal) dari yang dikutip oleh Dave Tweed:

masukkan deskripsi gambar di sini

Saat arus drive LED meningkat untuk multiplexing, suhu internal dalam LED juga meningkat. Ada titik di mana kenaikan suhu menyebabkan penurunan efisiensi konversi foton, yang, pada gilirannya, meniadakan efek peningkatan kepadatan arus melalui persimpangan. Pada titik ini, peningkatan arus drive dapat menghasilkan peningkatan kecil, tidak ada perubahan, atau bahkan penurunan output cahaya dari chip LED.

Perbedaannya mungkin penting jika pulsa arus yang sangat singkat diumpankan ke LED.

Spehro Pefhany
sumber
+1 Untuk gambar. Tapi saya tidak mengerti apa yang sebenarnya Anda katakan dengan "Suhu meniadakan efek peningkatan kepadatan arus melalui persimpangan".
Andrew Flemming
1
@RevevationsSajith: Ini adalah bagian pertama yang penting - temperature increase causes a drop in photon conversion efficiency. Dengan meningkatnya arus, LED semakin panas; panas mengurangi efisiensi. Di luar titik tertentu, penurunan efisiensi dari menjadi lebih panas bisa lebih dari peningkatan dari arus ekstra.
psmears
Kelembaban termal semikonduktor LED harus memungkinkan intensitas yang lebih tinggi jika pulsa saat ini pendek.
cuddlyable3
15

Tidak semua rekombinasi menghasilkan emisi foton cahaya tampak. Hanya yang terjadi di persimpangan PN dari LED itu sendiri yang memiliki energi untuk itu, dan volume ini dapat menjadi "jenuh" pada level arus yang tinggi. Ketika ini terjadi, beberapa elektron dan lubang melewati semua jalan melalui persimpangan sebelum bergabung kembali dalam material curah di kedua sisi, di mana mereka melakukannya dengan energi yang berkurang, menghasilkan pelepasan foton dengan panjang gelombang (panas) yang lebih panjang.

Dave Tweed
sumber
4
+1. itu pada dasarnya "karena terbakar sebelum dapat lebih bersinar"
Vladimir Cravero
Dapatkah elektron melewati persimpangan PN tanpa menggabungkan kembali ??? Karena saya berpikir bahwa elektron bergerak melalui lubang yang menempati persimpangan dari satu ujung ke ujung lainnya.
Andrew Flemming
4

Seperti jawaban saat ini oleh negara Spehro dan Dave, faktor pembatasnya adalah oleh panas yang dihasilkan oleh arus.

Saat arus meningkat, output cahaya meningkat, tetapi saat arus menjadi tinggi, persimpangan LED menjadi panas. Semakin panas persimpangan, LED menjadi semakin tidak efisien. Dengan demikian Anda mencapai titik di mana peningkatan arus sebenarnya mengurangi output cahaya hanya karena LED menjadi kurang efisien dalam mengubah listrik menjadi cahaya.

Ini adalah praktik umum untuk meningkatkan efisiensi LED dengan mendinginkannya melalui heatsink. (Juga disebut oleh beberapa orang sebagai "pelat panas" karena beberapa LED populer dipasang pada PCB yang sarat tembaga.)

Untuk mendapatkan rasio keluaran / arus cahaya terbaik dari set-up LED, praktik umum adalah menggunakan lebih dari satu LED untuk tujuan tersebut dan kurang mengendarainya. Dengan benar-benar menggunakan lebih sedikit saat ini per LED Anda dihargai lebih banyak efisiensi, namun ini adalah biaya menggunakan lebih banyak LED dalam desain yang diberikan.

LED juga dapat memiliki lebih banyak arus melalui mereka dibandingkan dengan memiliki arus konstan. Ini digunakan untuk efek besar pada beberapa peralatan penerangan panggung dan juga produk lain yang menggunakan efek nyala intensitas tinggi seperti Rescue Beacon ini .

Secara keseluruhan, intensitas LED terbatas oleh jumlah panas yang dihasilkannya.

ZizzyDizzyMC
sumber