Разница между напряжением падения светодиодов между цветами связана с энергией разной длины волны?

Мне кажется, что светодиоды, которые излучают свет с меньшей энергией (например, инфракрасный и красный), имеют меньшее прямое падение напряжения, чем светодиоды с большей энергией, связанной с их длиной волны (например, синие или ультрафиолетовые).

Это было бы увлекательно.

Является ли это истинной корреляцией или зависит только от доступных технологий?

led

— valerio_new
источник

Да. Это истинное соотношение. Примечание: некоторые светодиоды могут использовать люминофоры. Если это так, то это могут быть, например, УФ-светодиоды с люминофором в линзе. Цвет, видимый наблюдателем, будет определяться люминофорами. Но в остальном, да, энергия фотона и прямое напряжение тесно связаны.

— mkeith

Мало того, что это правильно, вы можете использовать его для расчета постоянной Планка! Получите набор светодиодов известных длин волн. Рассчитайте их частоты, используя c = fλ . Измерьте их прямые напряжения. Рассчитайте энергию, умножив на элементарный заряд: E = Vq . Теперь построите график E против f, и наклон будет постоянной Планка, h .

— Доктор Шелдон,

@mkeith, если то, что вы говорите, правда, почему, когда длина волны светодиода InGaN сокращается от темно-синего до синего до голубого до зеленого, энергия, переносимая фотонами, уменьшается и Vf увеличивается?

— неправильно

@DrSheldon Вы должны были бы измерить энергию запрещенной зоны, компенсировать тепловые характеристики, тогда у вас будет общее количество энергии. Вам также необходимо спектральное распределение и количество фотонов на каждой длине волны. Посмотрите эту ссылку и попробуйте рассчитать в обратном направлении, зная только общую энергию. berthold-bio.com/service-support/support-portal/knowledge-base/… - я использовал формулы из этой ссылки для создания этой страницы и протестировал их с помощью спектрометра: growlightresearch.com/ppfd/convert.html

— Misunderstood

@ Misunderstood, мне понадобится много времени, чтобы переварить все, что ты написал в своем ответе. Но если я посмотрю на ваш график, взятый из учебника, то, похоже, что энергия запрещенной зоны и прямое напряжение довольно хорошо коррелированы, даже если некоторые из точек AlGaInN находятся выше линии тренда.

— 18:01

Ответы:

Уровень энергии фотонов не является причиной, по которой V _f повышается вместе с уровнем энергии фотонов.

Зачем? Потому что это не всегда происходит.

Вот энергетический уровень 100 мкмоль для четырех длин волн светодиодов InGaN и их V _f .

Обратите внимание, как с ростом V _f энергия уменьшается.

Источник V _f : Lumiled Rebel Colour Datasheet
Источник энергии: Как я могу преобразовать излучение в поток фотонов?
и фотометрические, радиометрические, квантовые преобразования

Фотон не может быть измерен с помощью вольтметра.
Фотон и энергия, которую он несет, излучается светодиодом.
Так как же энергия фотона может быть включена в V _f, когда она движется со скоростью света от светодиода?

Энергия фотона не вносит прямого вклада в V _f .
Мгновенное удельное сопротивление используемых материалов определяет V _f

Больше энергии = меньше фотонов

Этот вопрос основан на том факте, что фотон с большей длиной волны несет меньше энергии, чем фотон с меньшей длиной волны.
Красный фотон с глубиной 660 нм несет на 66% больше энергии, чем синий фотон.

Но это только часть уравнения.

3,76 мкмоль глубоких синих фотонов 450 нм будут нести 1 ватт энергии.
5,52 мкмоль красных фотонов с глубиной 660 нм будут нести 1 ватт энергии.

Это на 56% больше красных фотонов, чем синих на ватт.

Требуется один электрон, чтобы создать 1 фотон.
1 мкмоль = 602 214 076 000 000 000

Так что это вроде мытья.
В то время как синий несет больше энергии, на ватт генерируется меньше синих фотонов.
В то время как красный несет меньше энергии, генерируется больше красных фотонов на ватт.
Источник: Фотометрический, Радиометрический, Квантовые преобразования.

По поводу претензии

определенное напряжение требуется для электронов, чтобы получить их через область истощения. Электрон высвобождает свою энергию в виде фотона.
... запрещенная зона материала дает характерную длину волны. Более высокие запрещенные зоны дают более короткие волны.

Хотя энергия в запрещенной зоне приближается к высвобожденной оптической энергии,
энергия запрещенной зоны не представлена в V _f

Энергия запрещенной зоны аппроксимирует высвобождаемую оптическую энергию, только если пропущены тепловые характеристики светодиода
Источник: Светодиоды Э. Фреда Шуберта

Если вам нужно перейти к Digikey и отсортировать (восходящие) белые светодиоды по V _f
Вы найдете в соседнем столбце эффективность (лм / Вт), светодиоды с очень высокой эффективностью. Тогда, если вы сортируете по эффективности (по возрастанию), вы найдете более высокий V _f .

Чем больше электронов превращается в фотоны (более высокая эффективность), тем меньше электронов проходит через запрещенную зону в зону проводимости. Электроны в зоне проводимости будут добавлять к V _f, тогда как электроны, преобразованные в фотоны, не включаются в V _f .

— Неправильно понятый
источник

Диапазон длин волн коммерчески доступных светодиодов с выходной мощностью одного элемента не менее 5 мВт составляет от 360 до 950 нм. Каждый диапазон длин волн изготавливается из определенного семейства полупроводниковых материалов независимо от производителя. Источник: Фотоника - Светодиоды: Праймер .

Статью стоит прочитать.

Рисунок 1. Справочник по цвету светодиодов от Lumex дает хороший обзор различных типов светодиодов, химического состава и длин волн. Для некоторого объяснения, если требуется, см. Светодиоды и цвет (мой).

Как и все диоды (D светодиода), определенное напряжение требуется для электронов, чтобы получить их через область истощения. Электрон высвобождает свою энергию в виде фотона. Ваша догадка верна, а запрещенная зона материала дает характерную длину волны. Более высокие запрещенные зоны дают более короткие волны.

Рисунок 2. Падение напряжения в прямом направлении зависит от тока. Что такое светодиод? ,

Эти данные для этого графика были взяты из различных таблиц и тщательно построены. Однако светодиоды были от разных производителей, и есть некоторые различия в прямом напряжении.

Например, белые светодиоды - это светодиоды глубиной 450 нм, покрытые люминофором, преобразующим длину волны. Когда темно-синий фотон поглощается люминофором, он переизлучается с большей длиной волны (например, синий-голубой-зеленый-красный). Таким образом, белая кривая IV будет такой же, как темно-синяя кривая в той же линейке продуктов. Я все еще работаю над этим.

— транзистор
источник

Хотя следующий текст верен, энергия в запрещенной зоне не представлена в прямом напряжении. Vf - результат удельного сопротивления n, p и легирующих примесей. ЭТО ИСТИНА, НО ...: Ваша догадка верна, и запрещенная зона материала дает характерную длину волны. Более высокие запрещенные зоны дают более короткие волны.

— неправильно

Это связано с некоторыми деталями, которые означают, что вы не можете провести прямую линию через все точки.

Энергия, необходимая для создания фотона любой конкретной длины волны, устанавливает абсолютный минимум Vf, который требуется диоду при работе. В дополнение к этому, существуют дополнительные небольшие падения напряжения, зависящие от конкретной технологии, конкретных материалов, которые идут для создания конкретного запрещенного полупроводника.

IIRC, желтый и зеленый требуют очень похожего напряжения, что, вероятно, зависит от технологии. Но, как правило, красный и ИК требуют меньше, а синий и УФ больше из-за потребности в энергии фотона.

— Neil_UK
источник

Можете ли вы добавить некоторые подробности о том, что может быть включено в технологическую зависимость? Как упоминалось в моем ответе, у меня возникают проблемы с получением хороших данных для моих кривых LED IV. Есть различия в светодиодах от разных производителей, и в результате моя желтая кривая, кажется, имеет более высокое напряжение, чем зеленая, тогда как можно было бы ожидать, что она будет лежать между оранжевым и зеленым.

— Транзистор

@ Транзистор Тот факт, что диод состоит из 3-х переходов, двух с металлом на полу, и только одного с полу-полу, означает, что соединение металла с полу-переходом будет влиять на общее прямое напряжение. Я снимал с бедра, пытаясь вспомнить результаты из далекого прошлого, но, судя по вашим результатам, я был замечен в желто-зеленой штуке. Я действительно задавался вопросом, стоит ли упоминать аргон / калий, поскольку периодическая таблица обычно следует за атомными весами, за исключением нескольких мест, где это не так, но это не слишком полезно.

— Neil_UK

@Transistor Энергия фотона имеет мало общего с Vf. Соединение проводов не имеет ничего общего с Vf. Прямое напряжение больше связано с электронами, чем с фотоном. С большей эффективностью (фотонов на ватт) в запрещенной зоне меньше электронов, так как больше электронов было преобразовано в электроны. Как только электрон становится фотоном, его электрическая энергия больше не может быть измерена. Меньшее количество электронов означает более низкое напряжение, более низкое напряжение означает более низкую тепловую мощность (преобразованную в электрическую) и, следовательно, более высокую эффективность. Остальное - ширина запрещенной зоны и энергия, необходимая для ее преодоления.

— неправильно

@Neil: я не рассматривал металл в полу-соединениях. Я не думаю, что это упоминалось в моих исследованиях, много десятилетий назад, ни в моем чтении журналов по хобби электроники. Я буду следить за этим. Спасибо.

— Транзистор

@Транзистор уверен, что соединение и провод будут иметь сопротивление, но оно минимально (МОм) и является одинаковым значением сопротивления для всех цветов в одной и той же линейке продуктов. Так же, как сопротивление гетероструктур и объемное сопротивление материалов увеличивает внутренние последовательные и параллельные сопротивления, но не связано с энергией длин волн. Но гетероструктуры и объемное сопротивление очень сильно связаны с Vf.

— неправильно