ความต่างศักย์ตกของ LED ตกระหว่างสีที่เชื่อมโยงกับพลังงานความยาวคลื่นแตกต่างกันหรือไม่?

สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่า LED ที่ปล่อยแสงที่มีพลังงานน้อยกว่า (เช่น IR และสีแดง) มีแรงดันไฟฟ้าตกไปข้างหน้าน้อยกว่าหลอดที่มีพลังงานมากกว่าที่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่น (เช่นสีน้ำเงินหรือ UV)

นั่นจะเป็นที่น่าหลงใหล

นี่เป็นความสัมพันธ์ที่แท้จริงหรือไม่หรือขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่มีอยู่เท่านั้น?

led

— valerio_new
แหล่งที่มา

ใช่. มันเป็นความสัมพันธ์ที่แท้จริง หมายเหตุ: LED บางตัวอาจใช้สารเรืองแสง ถ้าเป็นเช่นนั้นพวกเขาอาจจะเป็นเช่น UV LED ที่มีสารเรืองแสงในเลนส์ สีที่มองเห็นโดยผู้สังเกตการณ์จะถูกกำหนดโดยฟอสเฟอร์ แต่อย่างอื่นใช่พลังงานโฟตอนและแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้ามีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

— mkeith

ไม่เพียง แต่ถูกต้องคุณสามารถใช้มันเพื่อคำนวณค่าคงตัวของพลังค์! รับ LEDs จำนวนหนึ่งของความยาวคลื่นที่ทราบ คำนวณความถี่ของตนโดยใช้c = fλ วัดแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า คำนวณพลังงานโดยคูณด้วยค่าใช้จ่ายในระดับประถมศึกษา: E = Vq ตอนนี้พล็อตEกับfและความชันจะเป็นค่าคงตัวของพลังค์, h .

— DrSheldon

@mkeith ถ้าสิ่งที่คุณพูดว่าเป็นจริงทำไมมันเป็นเช่นนั้นเมื่อความยาวคลื่นของ InGaN LED สั้นลงจากสีน้ำเงินเข้มเป็นสีน้ำเงินเขียวน้ำเงินเขียวและสีเขียวพลังงานที่ถูกโฟตอนลดลงและ Vf เพิ่มขึ้น?

— เข้าใจผิด

@DrSheldon คุณจะต้องวัดพลังงาน bandgap ชดเชยสำหรับลักษณะความร้อนจากนั้นคุณจะมีพลังงานทั้งหมด คุณต้องมีการกระจายสเปกตรัมและจำนวนโฟตอนนั้นแต่ละช่วงคลื่น ดูลิงค์นี้และพยายามคำนวณย้อนกลับจากการรู้เพียงพลังงานรวม berthold-bio.com/service-support/support-portal/knowledge-base/… - ฉันใช้สูตรจากลิงก์นั้นเพื่อสร้างหน้านี้และทดสอบด้วยสเปกโตรมิเตอร์: growlightresearch.com/ppfd/convert.html

— Misunderstood

@ ความเข้าใจผิดจะใช้เวลานานมากในการแยกแยะสิ่งที่คุณเขียนในคำตอบของคุณ แต่ถ้าฉันดูกราฟของคุณที่ตัดตอนมาจากตำราเรียนมันดูเหมือนว่าพลังงาน bandgap และแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้านั้นมีความสัมพันธ์ค่อนข้างดีแม้ว่าจุด AlGaInN บางจุดจะอยู่เหนือเส้นแนวโน้ม

— mkeith

คำตอบ:

ระดับพลังงานของโฟตอนไม่ใช่เหตุผลที่ V _fขึ้นกับระดับพลังงานของโฟตอน

ทำไม? เพราะนั่นไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป

นี่คือระดับพลังงาน 100 ไมโครโมลสี่ของความยาวคลื่น InGaN LEDs และ V ของพวกเขาฉ

แจ้งให้ทราบว่าเป็น V _ฉเพิ่มขึ้นพลังงานที่ลดลง

Source V _f : Lumiled Rebel Color แผ่นข้อมูล
พลังงานที่มา: ฉันจะแปลงความเปล่งแสงเป็นโฟตอนฟลักซ์ได้อย่างไร
และโฟโตเมตริก, การแผ่รังสี, การแปลงควอนตัม

โฟตอนไม่สามารถวัดได้ด้วยโวลต์มิเตอร์
โฟตอนและพลังงานที่ปล่อยออกมาจาก LED
ดังนั้นพลังงานของโฟตอนจะรวมอยู่ใน V _{f ได้อย่างไร}เมื่อมันไม่เคลื่อนที่โดยที่ความเร็วของแสงห่างจาก LED

โฟตอนพลังงานไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงกับ V ฉ
ความต้านทานแบบฉับพลันของวัสดุที่ใช้คือสิ่งที่กำหนด V _f

พลังงานมากขึ้น = โฟตอนน้อยลง

คำถามนี้มีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าโฟตอนที่มีความยาวคลื่นนานกว่าจะมีพลังงานน้อยกว่าโฟตอนที่มีความยาวคลื่นที่สั้นกว่า
โฟตอนสีแดงเข้ม 660 นาโนเมตรนั้นให้พลังงานมากถึง 66% เท่ากับโฟตอนสีน้ำเงินเข้ม

แต่นั่นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของสมการ

3.76 deepmols ของโฟตอนสีน้ำเงินเข้ม 450 นาโนเมตรจะมีพลังงาน 1 วัตต์
โฟตอนสีแดงเข้ม 5.52 µmols 660 nm จะให้พลังงาน 1 วัตต์

นั่นคือโฟตอนสีแดงมากกว่าสีน้ำเงิน 56% ต่อวัตต์

ใช้เวลาหนึ่งอิเล็กตรอนในการสร้าง 1 โฟตอน
1 µmol = 602,214,076,000,000,000

ดังนั้นมันจึงเป็นการล้าง
ในขณะที่สีน้ำเงินมีพลังงานมากขึ้นโฟตอนสีน้ำเงินน้อยจะถูกสร้างขึ้นต่อวัตต์
ในขณะที่สีแดงใช้พลังงานน้อยลง แต่โฟตอนสีแดงจะถูกสร้างขึ้นต่อวัตต์
ที่มา: Photometric Radiometrtic การแปลงควอนตัม

เกี่ยวกับข้อเรียกร้อง

แรงดันไฟฟ้าบางอย่างจำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนที่จะได้รับพวกเขาทั่วภูมิภาคพร่อง อิเล็กตรอนปล่อยพลังงานออกมาเป็นโฟตอน
... แถบช่องว่างของวัสดุให้ความยาวคลื่นที่เป็นลักษณะเฉพาะ bandgaps ที่สูงขึ้นทำให้ความยาวคลื่นสั้นลง

ในขณะที่พลังงานใน bandgap นั้นใกล้เคียงกับพลังงานแสงที่ถูกปล่อยออกมา แต่พลังงาน
bandgap นั้นไม่ได้ถูกแทนด้วย V _f

พลังงาน bandgap ใกล้เคียงกับพลังงานแสงที่ปล่อยออกมาเฉพาะในกรณีที่มองข้ามลักษณะความร้อนของ LED
ที่มา: ไดโอดเปล่งแสงโดยอี. เฟรดชูเบิร์ต

หากคุณไปที่ Digikey และเรียงลำดับ (ขึ้นไป) ไฟ LED สีขาวโดย V _f
คุณจะพบในคอลัมน์ที่อยู่ติดกันประสิทธิภาพ (lm / W), LEDs ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก แล้วถ้าคุณจัดเรียงตามประสิทธิภาพ (น้อยไปหามาก) คุณจะพบสูง V ฉ

ด้วยอิเล็กตรอนที่ถูกแปลงเป็นโฟตอน (ประสิทธิภาพสูงกว่า) จะมีอิเล็กตรอนน้อยกว่าที่จะทำให้มันถูกส่งผ่าน bandgap ไปยังวงการนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนในการนำวงดนตรีจะเพิ่ม V _ฉขณะที่แปลงเป็นโฟตอนยังไม่ได้รวมอยู่ใน V ฉ

— เข้าใจผิด
แหล่งที่มา

ช่วงความยาวคลื่นของ LED ที่มีวางจำหน่ายทั่วไปมีกำลังเอาต์พุตองค์ประกอบเดียวอย่างน้อย 5 mW คือ 360 ถึง 950 nm ช่วงความยาวคลื่นแต่ละช่วงทำจากตระกูลวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เฉพาะโดยไม่คำนึงถึงผู้ผลิต ที่มา: Photonics - ไดโอดเปล่งแสง: รองพื้น

บทความนี้มีค่าอ่าน

รูปที่ 1 คำแนะนำสี LED จากLumexให้ภาพรวมที่ดีเกี่ยวกับประเภท LED เคมีและความยาวคลื่นต่างๆ สำหรับคำอธิบายบางอย่างถ้าจำเป็นให้ดูไฟ LED และสี (ของฉัน)

เช่นเดียวกับไดโอดทั้งหมด (D ของไฟ LED) แรงดันบางอย่างจำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนที่จะรับพวกมันไปทั่วบริเวณพร่อง อิเล็กตรอนปล่อยพลังงานออกมาเป็นโฟตอน ลางสังหรณ์ของคุณถูกต้องและแถบแบนด์ของวัสดุให้ความยาวคลื่นลักษณะ bandgaps ที่สูงขึ้นทำให้ความยาวคลื่นสั้นลง

รูปที่ 2 แรงดันตกไปข้างหน้าแตกต่างกันไปตามกระแส LED คืออะไร .

ข้อมูลสำหรับกราฟนี้นำมาจากเอกสารข้อมูลต่างๆและวางแผนอย่างรอบคอบ อย่างไรก็ตามแอลอีดีนั้นมาจากผู้ผลิตหลายรายและมีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า

ตัวอย่างเช่นไฟ LED สีขาวเป็นไฟ LED สีน้ำเงินเข้ม 450nm ที่ปกคลุมไปด้วยความยาวคลื่นแปลงฟอสเฟอร์ เมื่อโฟตอนสีน้ำเงินเข้มถูกดูดซับโดยฟอสฟอร์จะถูกส่งกลับมาที่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น (เช่นฟ้า - น้ำเงิน - เขียว - แดง) ดังนั้นเส้นโค้ง IV สีขาวจะเหมือนกับเส้นโค้งสีน้ำเงินเข้มภายในสายผลิตภัณฑ์เดียวกัน ฉันยังคงทำสิ่งนี้อยู่

— ทรานซิสเตอร์
แหล่งที่มา

ในขณะที่ข้อความต่อไปนี้เป็นจริงพลังงานใน bandgap ไม่ได้แสดงในแรงดันไปข้างหน้า Vf เป็นผลมาจากความต้านทานของ n, p และ dopants นี่เป็นเรื่องจริง แต่ ... : ลางสังหรณ์ของคุณถูกต้องและแถบแบนด์ของวัสดุให้ความยาวคลื่นที่เป็นลักษณะเฉพาะ bandgaps ที่สูงขึ้นทำให้ความยาวคลื่นสั้นลง

— เข้าใจผิด

มันเชื่อมโยงกับรายละเอียดบางอย่างซึ่งหมายความว่าคุณไม่สามารถวาดเส้นตรงผ่านทุกจุด

พลังงานที่จำเป็นในการสร้างโฟตอนของความยาวคลื่นใด ๆ กำหนดค่า Vf ขั้นต่ำสัมบูรณ์ที่ไดโอดต้องการเมื่อใช้งาน นอกจากนั้นยังมีแรงดันไฟฟ้าลดลงอีกเล็กน้อยขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีเฉพาะซึ่งเป็นวัสดุเฉพาะที่ไปทำเซมิคอนดักเตอร์ bandgap เฉพาะ

IIRC, สีเหลืองและสีเขียวต้องการแรงดันไฟฟ้าที่คล้ายกันมากซึ่งอาจขึ้นอยู่กับเทคโนโลยี แต่โดยทั่วไปสีแดงและ IR นั้นต้องการพลังงานน้อยกว่าและสีน้ำเงินและรังสียูวีมากกว่าเนื่องจากความต้องการพลังงานโฟตอน

— Neil_UK
แหล่งที่มา

คุณสามารถเพิ่มรายละเอียดเกี่ยวกับสิ่งที่อาจรวมอยู่ในการพึ่งพาเทคโนโลยีหรือไม่ ตามที่กล่าวไว้ในคำตอบของฉันฉันมีปัญหาในการรับข้อมูลที่ดีสำหรับเส้นโค้ง LED IV ของฉัน มีความแตกต่างของไฟ LED จากผู้ผลิตที่แตกต่างกันและเป็นผลให้เส้นโค้งสีเหลืองของฉันดูเหมือนจะมีแรงดันสูงกว่าสีเขียวในขณะที่หนึ่งอาจคาดหวังว่ามันจะอยู่ระหว่างสีส้มและสีเขียว

— ทรานซิสเตอร์

@ ทรานซิสเตอร์ความจริงที่ว่าไดโอดคือสามแยกสองกับโลหะถึงกึ่งหนึ่งและเพียงหนึ่งเดียวกับกึ่งถึงกึ่งหมายความว่าโลหะกับกึ่งแยกจะมีอิทธิพลต่อแรงดันไปข้างหน้าทั้งหมด ฉันกำลังยิงจากสะโพกที่นั่นพยายามเรียกคืนผลลัพธ์จากด้านหลัง แต่จากผลลัพธ์ของคุณมันดูเหมือนว่าฉันเห็นด้วยกับสีเหลือง / เขียว ฉันสงสัยว่าจะพูดถึงอาร์กอน / โพแทสเซียมหรือไม่เพราะตารางธาตุมักตามน้ำหนักปรมาณูยกเว้นบางที่ที่มันไม่มี แต่ก็ไม่ได้มีประโยชน์อะไร

— Neil_UK

@Transistor พลังงานโฟตอนมีส่วนเกี่ยวข้องกับ Vf เพียงเล็กน้อย การเชื่อมสายไฟไม่เกี่ยวข้องกับ Vf แรงดันไปข้างหน้ามีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนมากกว่าโฟตอน ด้วยประสิทธิภาพที่ดีกว่า (โฟตอนต่อวัตต์) ทำให้อิเล็กตรอนใน bandgap มีจำนวนลดลงเนื่องจากอิเล็กตรอนจำนวนมากถูกแปลงเป็นอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนกลายเป็นโฟตอนก็จะไม่สามารถวัดพลังงานไฟฟ้าได้อีกต่อไป อิเล็กตรอนที่น้อยลงหมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าหมายถึงพลังงานความร้อนที่ลดลง (แปลงด้วยไฟฟ้า) จึงมีประสิทธิภาพสูง ส่วนที่เหลือคือความกว้างของ bandgap และพลังงานที่จำเป็นในการข้ามมัน

— เข้าใจผิด

@ Neil: ฉันไม่ได้พิจารณาโลหะเป็นรอยต่อกึ่ง ฉันไม่คิดว่ามันถูกกล่าวถึงในการศึกษาของฉันเมื่อหลายสิบปีก่อนหรือในการอ่านนิตยสารอิเล็กทรอนิกส์งานอดิเรกของฉัน ฉันจะติดตามเรื่องนั้น ขอขอบคุณ.

— ทรานซิสเตอร์

@Transistor ทำให้แน่ใจว่า bond และ wire นั้นจะมีความต้านทาน แต่จะมีค่าน้อยที่สุด (mOhms) และเป็นค่าความต้านทานในทุกสีในสายผลิตภัณฑ์เดียวกัน เช่นเดียวกับความต้านทานของโครงสร้าง heterostructures และความต้านทานจำนวนมากของวัสดุจะเพิ่มความต้านทานอนุกรมและขนานภายใน แต่ไม่เกี่ยวข้องกับพลังงานความยาวคลื่น แต่โครงสร้าง heterost และการต่อต้านแบบกลุ่มนั้นสัมพันธ์กับ Vf เป็นอย่างมาก

— เข้าใจผิด