颜色之间的 LED 压降差异是否与不同的波长能量有关?

电器工程 引领
2022-01-10 19:12:39

在我看来,发出能量较少的光(例如 IR 和红色)的 LED 的正向压降比那些与其波长相关的能量更大(例如蓝色或 UV)的 LED 更小。

那将是迷人的。

这是真正的相关性还是仅取决于可用的技术?

3个回答

单晶输出功率至少为 5 mW 的市售 LED 的波长范围为 360 至 950 nm。每个波长范围都由特定的半导体材料系列制成,与制造商无关。资料来源:Photonics - Light-Emitting Diodes: A Primer

这篇文章值得一读。

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图 1. Lumex的 LED 颜色指南很好地概述了各种 LED 类型、化学成分和波长。有关一些解释,如果需要,请参阅LED 和颜色(我的)。

与所有二极管(LED 的 D)一样,电子需要一定的电压才能使它们穿过耗尽区。电子以光子的形式释放能量。你的预感是正确的,材料的带隙给出了特征波长。更高的带隙提供更短的波长。

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图 2. 正向压降随电流变化。什么是 LED?.

该图表的数据取自各种数据表并仔细绘制。然而,LED 来自不同的制造商,并且正向电压存在一些差异。

例如,白色 LED 是覆盖有波长转换荧光粉的 450nm 深蓝色 LED。当深蓝色光子被磷光体吸收时,它会以更长的波长重新发射(例如,蓝-青-绿-红)。因此,白色 IV 曲线将与同一产品线中的深蓝色曲线相同。我仍在努力。

光子的能级不是 V f随光子能级上升的原因。

为什么?因为这并不总是发生。

这是四种波长的 InGaN LED 及其 V f的 100 µmol 能级

注意随着 V f的上升,能量如何下降。

在此处输入图像描述

Source V fLumiled Rebel 颜色数据表
Source Energy:如何将辐照度转换为光子通量?
光度、辐射、量子转换



光子不能用电压表测量。
光子及其携带的能量已从 LED 发出。那么,当光子以光速离开 LED 时,
光子的能量怎么可能包含在 V f中呢?



光子能量不直接影响 V f
所用材料的瞬时电阻率决定了 V f



更多能量 = 更少光子

这个问题是基于这样一个事实,即较长波长的光子比较短波长的光子携带更少的能量。
一个 660 纳米的深红色光子携带的能量是深蓝色光子的 66%。

但这只是等式的一部分。

3.76 µmol 的 450 nm 深蓝色光子将携带 1 瓦的能量。
5.52 µmol 的 660 nm 深红色光子将携带 1 瓦的能量。

每瓦红色光子比蓝色光子多 56%。

需要一个电子才能产生 1 个光子。
1 微摩尔 = 602,214,076,000,000,000

所以这是一种洗涤。
虽然蓝色携带更多能量,但每瓦产生的蓝色光子更少。
虽然红色携带的能量较少,但每瓦会产生更多的红色光子。
来源:光度学、辐射度学、量子转换


关于索赔

电子需要一定的电压才能使它们穿过耗尽区。电子以光子的形式释放能量。
...材料的带隙给出了特征波长。更高的带隙提供更短的波长。

虽然带隙中的能量接近于释放的光能,
但带隙能量并未以 V f表示

仅当忽略 LED 的热特性时,带隙能量才接近于释放的光能。
资料来源:E. Fred Schubert 的发光二极管


如果您去 Digikey 并按 V f
对白色 LED 进行排序(升序), 您会在相邻的列中找到功效 (lm/W),即功效非常高的 LED。然后,如果您按功效(升序)排序,您会发现更高的 V f

随着更多的电子被转换为光子(更高的效率),通过带隙到达导带的电子更少。导带中的电子将添加到 V f中,而转换为光子的电子不包含在 V f中。

它是链接的,有一些细节意味着你不能在所有点上画一条直线。

产生任何特定波长的光子所需的能量决定了二极管运行时所需的绝对最小 Vf。除此之外,还有取决于特定技术、制造特定带隙半导体的特定材料的进一步小的电压降。

IIRC、黄色和绿色需要非常相似的电压,这可能取决于技术。但一般来说,由于光子能量的需求,红色和 IR 确实需要较少,而蓝色和 UV 需要更多。